HIT 软件构造2019春 Lab1 实验报告

update：修改convexHull，如果两个点同时处于一条直线则选择距离“初始点”最远的那个

update：增加Person重名判断

1. 1. Magic Squares

2. 问题理解：本问题要求实现判断一个nxn矩阵是否是一个幻方，并且理解一个针对n为奇数的幻方的生成算法。主要考察点：Java基本语法，文件读写，判断输入的合法性。

3. 1. 1. isLegalMagicSquare()

4. 实现思路：

5. 使用java输入流读入按行读入文件

6. 对于每行尝试使用\t进行分割，对于分割之后的每一项，如果不能使用Integer.valueOf成功转化（发生Exception），这有两种可能原因，一种是该矩阵不满足使用\t分隔，一种是该项包含非数字。

7. 将第一行的数字个数作为基准数目n，在读入的过程中判断该矩阵是否是nxn的矩阵。
8. 如何判断得到的nxn矩阵是否是一个幻方？使用三次for循环分别检查行、列、对角线数字的和是否相等。
   1. 1. generateMagicSquare()

9. 按步骤给出你的设计和实现思路/过程/结果。

   思路：使用罗伯法构造一个n为奇数的nxn幻方。罗伯法的算法为

    

   把1（或最小的数）放在第一行正中；按以下规律排列剩下的(n×n－1)个数：

    

   （1）每一个数放在前一个数的右上一格；

   （2）如果这个数所要放的格已经超出了顶行那么就把它放在底行，仍然要放在右一列；

   （3）如果这个数所要放的格已经超出了最右列那么就把它放在最左列，仍然要放在上一行；

   （4）如果这个数所要放的格已经超出了顶行且超出了最右列，那么就把它放在底行且最左列；

   （5）如果这个数所要放的格已经有数填入，那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内。

10. 1. Turtle Graphics

11. 在这里简要概述你对该任务的理解。

    任务理解：该任务要根据代码注释提示补全代码从而实现一个完整的绘制工具Trurtle Graphics。主要考点：计算几何基础知识，正多边形的内角外角，java函数调用绘制多边形，计算向量之间的夹角，计算凸包，使用Junit进行单元测试。

12. 1. 1. Problem 1: Clone and import

13. 从github获取代码：网页download

    从本地创建git仓库：1.git init初始化本地仓库 2.git add remote origin 添加远程库源 3.在远程仓库创建master分支 4.git pull origin master将远程仓库同步到本地 5.git add->git commit->git push 将本地文件加入本地仓库，将本地仓库同步到远程仓库。

    此时git仓库本地与远程可以同步。

14. 1. 1. Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

15. 问题思路：

16. forward (steps) 首先根据当前坐标和朝向计算走steps步之后的坐标，根据起始点生成线段类lineSeg，根据朝向以及lineSeg构造Action添加到ActionList中等待执行。
17. turn(degrees) 更改当前朝向，向ActionList中添加turn的Action。
18. drawSquare，调用drawRegularPolygon(turtle,4,sideLength)
    1. 1. Problem 5: Drawing polygons

19. 问题思路：

20. calculateRegularPolygonAngle 计算正多边形的内角，（边数-2）/sides。
21. drawRegularPolygon ：调用calculateRegularPolygonAngle（sides）计算正多边形的内角为rotation，调用turtle.forward和turtle.turn进行前进和转向。

22.  

23. 1. 1. Problem 6: Calculating Bearings

24. 问题思路：

25. calculateBearingToPoint ：计算（当前点，当前朝向）构成的向量与（当前点，目标点）构成的向量之间的夹角，首先计算（当前点，目标点）构成的向量与y轴之间的tan，使用Math.atan2计算与y轴夹角，与当前朝向夹角（与y轴之间）作差计算两向量之间的夹角，需要注意负角变正角。
26. calculateBearings：对列表中的每两个相邻节点调用calculateBearingToPoint计算夹角，列表保存。

27.  

    3.2.5 Problem 7: Convex Hulls

           问题思路：使用gift-wrapping算法实现convexHull

28. 问题思路：使用gift-wrapping算法实现convexHull

29. 首先根据坐标选出最左下角的点作为点B。添加一个点A，A位于B点稍下的位置。将(A,B)作为向量Vec1。
30. 扫描所有的不处于凸包中的点，计算A点与该点之间的夹角，夹角通过两向量点击与向量的模计算cos然后通过acos函数获得，找到形成夹角最小的点，如果有多个选择距离当前直线距离最远的那个点（其实可以选择距离前一个点最远的点）。将点B作为新的A，点C作为新的B，再次循环。
31. 当新找到的节点是最左边的初始节点时结束循环。

32.       

33. 1. 1. Problem 8: Personal art

34. 使用下面代码实现drawPersonalArt：

    turtle.color(PenColor.PINK);
    
    for(int i = 0; i < 15; i++){ // i < 15 to limit size of shapes
    
            drawRegularPolygon(turtle, i, i*10);
    
            drawRegularPolygon(turtle, i*10, i);
    
    }

     

35. 1. 1. Submitting

36. Git push提交代码

37. 1. Social Network

38. 在这里简要概述你对该任务的理解。

    实现Person和FriendshipGraph两个类，模拟社交网络，提供添加节点（人），节点之间添加边（社交关系），通过BFS计算两节点之间最短路的功能。主要考点：java类的实现，java基本数据结构，BFS求最短路。

39. 1. 1. 设计/实现FriendshipGraph类

40. 设计思路：

41. 存储结构：使用List persons存储所有节点。Map namePool 用于记录所有的用户名字，从而提示重名错误。
42. addVertex：添加节点，向persons List中添加一个person对象
43. addEdge：调用pa的addNeighbor方法添加一条由pa指向pb的有向边。
44. getDistance：特殊判断stPerson是否与edPerson相等，相等则返回0。使用Queue与Map实现BFS求最短路。Map用来存放距离源点的最短路同时作为当前点是否已经访问过的标志。
    1. 1. 设计/实现Person类

45. 设计思路：

46. 存储结构：String nameString存放当前Person的名字，List neighborList存放当前节点为起始点的所有出边的另一端的Person。
47. addNeighbor：向neighborList添加新的Person。
48. getName()：获得Person的name的getter
49. getNeighList()：获得Person的相邻节点列表的getter
50. Person重名判断（使用静态Set）
51. 
    1. 1. 设计/实现客户端代码main()

52. 没有main函数。

53. 1. 1. 设计/实现测试用例

54. 测试思路：

55. 测试单边联通的特殊情况
56. 测试重名的情况
    1. Tweet Tweet

57.  

58. 1. 1. Problem 1: Extracting data from tweets

59. 实现思路：

60. getTimespan：如果tweets为空则将当前时间作为始末时间点构造Timespan，否则调用getEarliestTime和getLatestTime分别获得所有tweets中的最早发表时间和最晚发表时间构造Timespan。时间比较调用Time.isBefore和Time.isAfter函数。
61. getMentionedUsers：对于每条tweet，使用正则表达式匹配满足username-metion条件的字符串，正则表达式匹配字符串为"@([\\w,-]+)"，这样匹配到的项满足的条件是后面不包含username合法字符，为了保证前面也满足这一条件，还需要对于匹配项的前一个字符进行特殊判断。
62. getMetionedHashTags：自实现函数，同样利用正则表达式匹配一条tweet中的所有hash tag，正则表达式字符串为："#([\\w,-]+)"。
63. 
    1. 1. Problem 2: Filtering lists of tweets

64. 实现思路：

65. writtenBy：for循环检查所有tweet，比较author和username在lowercase下是否相同。
66. inTimespan：利用Time.isBefore和Time.isAfter进行比较。
67. containing：首先spec中对于word的定义为被空格字符包围或者处于string的结束，由定义出发这里不考虑实例中有标点符号位于word尾部的情况。对于一条text，直接调用String.split(“ ”)进行分割，然后检查word的lowercase是否存在于lowercase的words之中。

68.  

69. 1. 1. Problem 3: Inferring a social network

70. 实现思路：

71. guessFollowGraph：第一种证据思路是如果一名author在tweet中@过其他人，那么该author就会follow这些被@的人。扫描每条tweet，调用Extract.getMentionedUsers提取出该条tweet中所有被@到的人，将这些人加入到Map[author]->Set中。
72. influencers：按照社交网络的影响力（follow数目）对所有user进行排名。首先根据followsGraph统计每个人的follow数目，InfluenceList存放所有username String，Map influencers存放每个人对应的follow数目，然后调用Array.sort对influnceList进行排序，重写comparator为：

73.  

    new Comparator