Java——OOP_第一次BLOG

- [1] 前言
- [2] 设计与分析
- [3] 采坑心得
- [4] 改进建议
- [5] 总结

（1）前言

本篇文章总体分析PTA中题目集5-题目集7：
<1> 题目集5总共5道题目，前四道均为简单题，主要考察对正则表达式基础的应用，而第五道为算法复杂的电梯调度程序；
<2> 题目集6总共3道题，前两道为算法简单的面向对象类设计题，第三道为题目集5电梯调度程序的重构和模块化设计，必须符合单一职责原则（SRP）；
<3> 题目集7总共3道题，前两道为算法简单的类设计题，第三道为题目集6电梯调度程序的二次迭代。

（2）设计与分析

1.题目集5电梯单部调度问题：

SouceMonitor分析图：

解释：
根据左边的Kiviat图和上面准确的Value值可知：每个方法的平均语句数Avg Stmts/Method（23.56）远超绿色范围的正常值，说明存在代码堆积，过度嵌套多重if-else语句。实际上确实如此，第一次的电梯算法中还停留在面向过程的解题思维中，源码中总共也就两个类（elevator和Main），许多方法全部堆砌在elevator类中，缺乏模块化思维。
心得：
合理分析不同算法逻辑的实现过程，尽量把类里的每个方法各自独立实现自己的特有功能，把不同的功能放在不同的方法中代码可读性也强，对代码改进和优化时也轻松。

2. 题目集6电梯单部调度问题：

类图：

SouceMonitor分析图：

解释：
根据左边的Kiviat图和上面准确的Value值可知：对比上次的题目集5的电梯算法，这次的每个方法的平均语句数Avg Stmts/Method（8.35）处于绿色范围的正常值，说明不存在代码过度堆积问题。但最大圈复杂度Max Complexity（11）超过正常值，存在过度嵌套多重if-else语句。分析源代码中，确实有两个方法getMaxFloor()和getMinFloor()，在分析电梯上行和下行过程中，使用多个if-else语句判断楼层和方向。此外我的最终源代码500行远超过PTA的代码限度，无法正常提交代码，说明存在许多冗余和无效的代码量，或者类的设计不规范，不高效，后续需要进一步改进与优化。
心得：
面对过于复杂的算法和逻辑，不宜过多使用if-else语句，后续需要进一步学习，用面向对象的思维重构代码。

3. 题目集7电梯单部调度问题：

SouceMonitor分析图：

解释
题目集7目前的电梯程序只实现了部分测试数据和算法逻辑，对于当前的源码进行分析可知：
最大圈复杂度Max Complexity远超过正常值，后续仍需要对源码进行合理优化与重构。

（3）采坑心得

1.前部分题目心得

提交的错误源码：

点击查看代码

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String input = scanner.nextLine();

        if(input.length() <= 4 || input.length() >= 16) {
            System.out.print("你输入的QQ号验证失败");
            return;
        }
        if(input.matches("[1-9][\\d]")) {
            System.out.print("你输入的QQ号验证成功");
        }else {
            System.out.print("你输入的QQ号验证失败");
        }
    }
}

（1）不熟练正则表达式的使用，开始的正则表达式匹配不完整，[1-9][\\d] 仅匹配前两位（首字符非0，第二位为数字），但未校验后续字符；若输入12aaaaa会被错判为合法。

（2）不熟练正则表达式的使用，长度校验和数字校验均可隐藏在正则中，

首字符非0 ✔[1-9]

全数字校验和长度校验 ✔\d{4,1}

（3）随机计数的点分布在内接圆中为整形（int hits），返回ruturn时准确值不够精确，丢失了部分小数点后的精确值，导致与π的差值较大。因此需要强制转换会double类型。

强制转换类型的代码：

点击查看代码

	public double simulation(int n) {
		int hits = 0;
		for(int i = 0;i < n;i++) {
			double x = rectangle.coordinate.getAbscissa() + Math.random() * rectangle.getLength();
			double y = rectangle.coordinate.getOrdinate() - Math.random() * rectangle.getWidth();
			
			Coordinate randomcoordinate = new Coordinate(x,y);
			
			if(getDistance(circle.getCoordinate(),randomcoordinate) <= circle.getRadius()) {
				hits++;
			}
		}
		return (double)(4 * hits) / n;//强制int转换为double
	}

2. 单部电梯调度问题：

提交的问题：

采坑心得体会：
在不断改进和提交源码的过程中，前部分源码提交过程大部分出现的问题为运行超时，说明算法实现的逻辑不完整，有漏洞导致死循环，需要改正和调整正确逻辑和算法；
后部分源码提交过程出现的问题几乎全是答案错误，说明逻辑实现了闭环，但源码算法实现的过程与测试点实现的需求不符合，需要更改错误实现的逻辑和算法。

（4）改进建议

电梯多类设计仍然存在不合理和不规范的情况：代码集中在Controlle类
（包含addIntenalRequest，addExternalRequest，processRequests，getMaxUpFloor，getMinDownFloor，handleRequestsAtCurrentFloor等方法）中；
其中的addIntenalRequest和addExternalRequest方法应该放在RequestsQueue类中才合理，后续应该对相应代码改进与优化。
电梯类算法设计冗长，有一些逻辑可以合并一起处理；

例如如下getMaxUpFloor()方法：

点击查看代码

private TargetFloor getMaxUpFloor() {
        // 定义候选变量
        Integer insideCandidate = null;
        Integer outsideCandidate = null;
        int currentFloor = elevator.getCurrentFloor();
        LinkedList<Integer> outsideUpRequests = queue.getExternalUpRequests();
        LinkedList<Integer> outsideDownRequests = queue.getExternalDownRequests();

        if (!queue.getInternalRequests().isEmpty() && queue.getInternalRequests().peek() >= currentFloor) {
            insideCandidate = queue.getInternalRequests().peek();
        }
        if (!queue.getExternalRequests().isEmpty() && queue.getExternalRequests().peek() >= currentFloor) {
            outsideCandidate = queue.getExternalRequests().peek();
        }

        if (queue.getInternalRequests().isEmpty()) {
            if (queue.getExternalRequests().isEmpty()) {
                return null;
            } 
            else if(!queue.getExternalRequests().isEmpty()) {
            	if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek()) {
            		return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "DOWN");
            	}
            	else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
            		return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
            	}
            } 	
        } 
        else if(!queue.getInternalRequests().isEmpty() && insideCandidate == null) {//内部无效
        	if(queue.getExternalRequests().isEmpty()) {
        		return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "DOWN");
        	}
        	else if(outsideCandidate != null) {
        		if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        		else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek() && queue.getExternalRequests().peek() < outsideDownRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "DOWN");
        		}
        		else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek() && queue.getExternalRequests().peek() > outsideDownRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        	}
        	else if(outsideCandidate == null) {//外部无效
        		if(queue.getInternalRequests().peek() > queue.getExternalRequests().peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "DOWN");
        		}
        		else if(queue.getInternalRequests().peek() == queue.getExternalRequests().peek()) {
        			if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek()) {
                		return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "DOWN");
                	}
                	else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
                		return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "DOWN");
                	}
        		}
        		else if(queue.getInternalRequests().peek() < queue.getExternalRequests().peek()) {
        			if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
        				return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "DOWN");
        			}
        			else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek()) {
        				return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "DOWN");
        			}
        		}
        	}
        }
        else if(insideCandidate != null) {
        	if(queue.getExternalRequests().peek() == null) {
        		return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "UP");
        	}
        	else if(outsideCandidate == null) {//外部无效
        		return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "UP");
        	}
        	else if(queue.getInternalRequests().peek() < queue.getExternalRequests().peek()) {
        		return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "UP");
        	}
        	else if(queue.getInternalRequests().peek() == queue.getExternalRequests().peek()) {
        		if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        		else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        	}
        	else if(queue.getInternalRequests().peek() > queue.getExternalRequests().peek()) {
        		if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideUpRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getExternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        		else if(queue.getExternalRequests().peek() == outsideDownRequests.peek()) {
        			return new TargetFloor(queue.getInternalRequests().peek(), "UP");
        		}
        	}
        }
        return null;
    }

其它的像getMinDownFloor()方法与上部分方法类似，均可以优化处理不必要和无效的代码量。

（5）总结

通过3周的Java题目集训练，我基本上能理解和实现简单的Java面向对象编程，理解了类与对象的封装特性，初步掌握了基本的模块化设计的实现方法。
例如，通过电梯调度系统的开发，实践了将复杂功能拆解为独立对象（如电梯本体、请求队列、调度器）的工程化思维，初步了解了代码结构化设计模式。
在面对复杂的算法逻辑题时，没有认真分析题目，找到最佳的算法思路，导致浪费很多时间，效率低。
例如：在写题目集5电梯类时，一开始就直接分析三个队列的不同组合情况（内部需求，外部向上需求，外部向下需求），不但草稿演算浪费5,6张纸，最后运行调试后发现电梯算法（与后续新增的测试样例）部分电梯运行过程是错的；最后发现分析两个队列（内部需求，外部需求）仅可，而（向上和向下）只需要判断一下方向即可。
目前的有关类设计的题目，课程组老师均给出了类图，对应着类图编程相对比较轻松。只需要思考每个类里的方法算法逻辑如何实现的即可。如果不看对应的类图直接写代码，我目前对面向对象编程的思路会不清晰，没有逻辑，又会回到面向过程的编程中去；因此，在后续的学习中，需要进一步培养分析对象和类设计的能力，更好的适应面向对象编程。

posted on 2025-04-15 19:53 Codejolt 阅读(51) 评论(0) 收藏举报

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