BUAA-OO-2022-Unit3
面向对象设计与构造2022第三单元总结
零、任务简介
本次作业，需要完成的任务为实现简单社交关系的模拟和查询，学习目标为 入门级JML规格理解与代码实现。
本单元作业基本主干已有模板，故而描述也变得谜语人起来，第一次作业会很摸不到头脑。
示例输入：
ap 1 jack 100
ap 2 mark 100
ar 1 2 100
qv 1 2
qbs
qps
qci 1 2
示例输出：
Ok
Ok
Ok
100
1
2
1
一、Task1
1) 任务说明
设计指令如下
add_person id(int) name(String) age(int)
add_relation id(int) id(int) value(int)
query_value id(int) id(int)
query_people_sum
query_circle id(int) id(int)
query_block_sum
add_group id(int)
add_to_group id(int) id(int)
del_from_group id(int) id(int)
2) 整体结构
第一次作业的整体架构如下。简洁考虑，隐去了异常处理类。
想来第一次作业，同学们的架构都很接近吧，主要叙述交互逻辑方面。
根据性能需求，需要最差时间复杂度期望为O(n)，故而本人搭建的复杂度列表为
| 指令 | 最差时间复杂度 |
|---|---|
| ap | O(1) |
| ar | O(n) |
| qv | O(1) |
| qps | O(1) |
| qci | O(1) |
| qbs | O(1) |
| ag | O(1) |
| atg | O(1) |
| dfg | O(1) |
qbs
大部分均采用并查集算法，并使用了路径压缩进行了算法优化。
但是我在此处并没有选择这种方式，而是选择了标记联通块，在ar时，视情况合并两个联通块。则可以使用 O(1) 复杂度解决问题。
这样的代价是ar的最差复杂度为 O(n) 。但是依据本人此前的原则，最差复杂度反而从 O(nlogn) 降低至 O(n)。虽然并查集路径压缩会使得后续复杂度远低于 O(nlogn)，但是从单次查询角度看，确实更慢。
而且，对于所有询问类指令，都可以实现 O(1) 查询。从设计理念上，更贴近实际应用。
3) 互测体验
强测AC
Hack零次。
我房的人都tql，一个都刀不中qwq，全员成功率0%
4) 性能优化
前文已述
5) 额外完成任务
- qgvs
- qgav
二、Task2
1) 任务说明
- 添加最小生成树。有关查询指令
- 添加message信息，以及相关操作
2) 整体结构
与Task1相同部分不再赘述。
自初新建了message类作为信息的存贮载体。Mypair类是一个中间类，表示二元组，方便coding而设置。
对于以下几种方法，有不同的实现策略
qgvs
- 在atg、dfg、ar时维护组内value总和
- 遍历组内点集的连通块
- 遍历边集
qgav
均维护了年龄总和，但在最后有所不同
- 维护ageSum的同时，维护ageVar
- 每次qgav时遍历组内成员，计算ageVar
qlc
- 使用破圈算法，在ar时动态维护最小生成树
- 使用克鲁斯卡尔算法，临时计算最小生成树
由于我在上次作业中，确定了以ar为核心操作，所有询问操作均为O(1)的基本策略。所以在qgvs和qlc中，均选择了方法1
注意到最小生成树为n-1边，故破圈法的复杂度为O(v) = O(n)
3) 互测体验
强测AC
Hack两次，被hack一次。
Hack主要的原因为在qgvs中，有同学选择的遍历两遍点集，复杂度为O(n2)。但实际上只需要遍历边集，复杂度为O(v)。故而构造了一组数据，卡了超时，刀中两人。
被Hack是因为，在维护最小生成树时，未考虑全部边权为0的情况，我默认边权均为正，被一位同学的评测机刀中。
4) 性能优化
前文已述
5) 额外完成任务
无
三、Task3
1) 任务说明
- 对message进行了细分，并加入相关指令
2) 整体结构
与Task2相同部分不再赘述。
第三次作业的难度相比前几次并没有很大区别，添加的类比较友好（除了jml比较谜语人）
3) 互测体验
强测AC
Hack八次，被hack零次。
很好奇，为什么这次作业这么多人被刀。可能是jml太谜语人了。
这次互测当天比较忙，就评测机随缘发刀了，刀中很多也不知道为什么。似乎是因为这次中测强测都很弱，同房的人从巨佬变成了佬。我甚至刀中一个把id当金额的人，他竟然活过来中测强测，难以置信。
4) 性能优化
本次似乎想过需要迪杰斯特拉+堆优化，但这个算法并不难，且网上大量模板。除此之外，没有可以优化的点。
5) 额外完成任务
无额外目标
四、互测
笔者在互测中，使用了测评机和对拍机。
使用对拍的方式进行测试。未使用Junit（真的不好用，又不能造数据）
完全随机
采用完全随机的策略，通过扩大测试次数以及单次测试的指令规模发现Bug
单元随机
可动态调整各指令出现的概率和指令中id生成的概率等，集中测试相应的功能模块
评测机暴力Hack，大概率是Hack不下来的。假如这位同学有评测机，那么大概率在A房，地毯式轰炸并不一定能保证效果。对于高手互博，往往功能本身不会出错，只有想怪数据，反常识数据，才可克敌制胜。
既然如此，看代码就是必不可少的。和刀我的同学交流，发现他也是通过看代码才刀到。
据我不完全观察，防御力较低的代码遵循以下规律。
- 优化多
- 父子类之间很少调用方法
- 重复代码过多
五、Network扩展
/*@ public normal_behavior
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(procuderId)) && people[i] instanceof Producer);
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(procuderId)) && people[i] instanceof Advertiser);
@ assignable getPerson(producerId).advertisers;
@ assignable getPerson(AdvertiserId).producers;
@ ensures getPerson(producerId).advertisers.length == \old(getPerson(producerId).advertisers.length) + 1;
@ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(producerId).advertisers.length;getPerson(producerId).advertisers[i].equals(getPerson(AddVertiserId)));
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(producerId).advertisers.length;
@ \exists int j;0 <= j < getPerson(producerId).advertisers.length;
@ \old(getPerson(producerId).advertisers[i]).euqals(getPerson(producerId).advertisers[j]));
@ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(advertiserId).producers.length;getPerson(advertiserId).producers[i].equals(getPerson(addVertiserId)));
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(advertiserId).producers.length;
@ \exists int j;0 <= j < getPerson(producerId).producers.length;
@ \old(getPerson(advertiserId).producers[i]).euqals(getPerson(advertiserId).producers[k]));
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
@ people[i].equals(getPerson(producerId)));
@ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(producerId)))
@ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(advertiserId)));
@*/
void addAdvertise(int producerId,int advertiserId);
/*@ public normal_behavior
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(customerId)) && people[i] instanceof Customer);
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)) && people[i] instanceof Advertiser);
@ assignable getPerson(customerId).attentions;
@ ensures getPerson(customerId).attentions.length == \old(getPerson(customerId).attentions.length) + 1;
@ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(customerId).attentions.length;
@ \exists int j;0 <= j < getPerson(customerId).attentions.length;
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
@ people[i].equals(getPerson(customerId)));
@ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(customerId)))
@ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
@*/
void addAttention(int customerId,int AdvertiserId);
/*@ public normal_behavior
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(customerId)) && people[i] instanceof Customer);
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)) && people[i] instanceof producerId);
@ requires (\exists int i; 0 <= i && i < getPerson(customerId).attentions.length; (\exists int j;0 <= j && j < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[j].equals(getPerson(producerId)));
@ assignable getPerson(customerId).money;
@ assignable getPerson(producerId).saleVolume;
@ ensures getPerson(customerId).money == \old(getPerson(customerId).attentions.length) - getPerson(producerId).getProce();
@ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
@ ensures getPerson(customerId).volume == \old(getPerson(customerId).volume) + 1;
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
@ people[i].equals(getPerson(customerId)));
@ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(customerId)))
@ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(producerId)));
@*/
void purchase(int customerId,int producerId);
六、心得感想
（坐大牢）
第三单元的OO课程，比第二单元轻松不少，但还是难度不小。我学到了许多面向对象编程的方法和思维，更加熟练地掌握了Java语言。
当然，这一单元的训练也让我认识到了自己的许多不足，比如思路不清晰，在 Task1 到 Task2 中血泪重构。希望下一单元，可以吸取教训，更上一层楼。
