HIT-CS-2019-软件构造-Lab3
2019年春季学期
计算机学院《软件构造》课程
Lab
3实验报告
概述···· 1
2 实验环境配置···· 1
3 实验过程···· 1
3.1 待开发的三个应用场景···· 1
3.2 基于语法的图数据输入···· 1
3.3 面向复用的设计：CircularOrbit
3.4 面向复用的设计：Track· 2
3.5 面向复用的设计：L· 2
3.6 面向复用的设计：PhysicalObject· 2
3.7 可复用API设计···· 2
3.8 图的可视化：第三方API的复用···· 2
3.9 设计模式应用···· 2
3.10 应用设计与开发···· 2
3.10.1 TrackGame· 2
3.10.2 StellarSystem· 2
3.10.3 AtomStructure· 2
3.10.4 PersonalAppEcosystem· 2
3.10.5 SocialNetworkCircle· 2
3.11 应对应用面临的新变化···· 2
3.11.1 TrackGame· 3
3.11.2 StellarSystem· 3
3.11.3 AtomStructure· 3
3.11.4 PersonalAppEcosystem· 3
3.11.5 SocialNetworkCircle· 3
3.12 Git仓库结构···· 3
4 实验进度记录···· 3
5 实验过程中遇到的困难与解决途径···· 3
6 实验过程中收获的经验、教训、感想···· 4
6.1 实验过程中收获的经验和教训···· 4
6.2 针对以下方面的感受···· 4
1 实验目标概述
根据实验手册简要撰写。
2 实验环境配置
简要陈述你配置本次实验所需环境的过程，必要时可以给出屏幕截图。
特别是要记录配置过程中遇到的问题和困难，以及如何解决的。
在这里给出你的GitHubLab3仓库的URL地址（Lab3-1170300624）。
3 实验过程
请仔细对照实验手册，针对每一项任务，在下面各节中记录你的实验过程、阐述你的设计思路和问题求解思路，可辅之以示意图或关键源代码加以说明（但千万不要把你的源代码全部粘贴过来！）。
3.1 待开发的三个应用场景
首先请列出你要完成的具体应用场景（至少3个，1和2中选一，3必选，4和5中选一，鼓励完成更多的应用场景）。
l Stellar System
l AtomStructure
l SocialNetworkCircle
分析你所选定的多个应用场景的异同，理解需求：它们在哪些方面有共性、哪些方面有差异。
共性：
需要轨道系统中基本存在的对象，包括轨道、中心物体、轨道物体。其中物体都不考虑绝对位置。轨道都为圆形。
都需要完成的功能有：添加/删除轨道，在某一轨道上添加/删除物体，获得轨道系统的熵值，获得逻辑距离，比较两个同类型轨道系统的差异，检查轨道系统是否合法，可视化。
都只需要从文件中读入一个轨道系统
差异：
AtomStructure轨道物体都是值相同的对象，需要实现物体跃迁。SocialNetworkCircle中需要实现物体关系及对应操作，需要计算信息扩散度。
3.2 基于语法的图数据输入
StellarSystem
String
stellarPattern=“Stellar\s*::=\s*<([a-zA-Z]+),(\d+),(\d+)>”;
String planetPattern=“Planet\s*::=\s*<([a-zA-Z]+),([a-zA-Z]+),([a-zA-Z]+),(\d+),(\d+),(\d+),(CW|CCW),(\d+)”
AtomStructure
String
elementNamePattern=“ElementName\s*::=\s*([A-Z] {1}[a-z]
{0,1})”;
String
tracksPattern=“NumberOfTracks\s*::=\s*(\d+)”;
String electronPattern=“NumberOfElectron\s*::=\s*((???:\d+\/\d+);)+)”;
3.3 面向复用的设计：CircularOrbit
3.4 面向复用的设计：Track
3.5 面向复用的设计：L
构造CommonObject作为CentralObject和PhysicalObject的父类。其中包括obName与pos分别代表物体名称以及物体位置，Position是Immutable类型。
方法：getter，drawGraphics,hashCode,toString
3.6 面向复用的设计：PhysicalObject
3.7 可复用API设计
计算轨道系统熵值。在ConcreteCircularOrbit中已经具体实现。
获取最短逻辑距离。在ConcreteCircularOrbit中已经具体实现。
获取物理距离：在ConcreteCircularOrbit中已经具体实现。
计算两个多轨道系统之间的差异：
在ConcreteCircularOrbit中我们将两个对应的轨道物体集合添加到Difference对象中。下面声明Difference的类设计。
每一对比较的轨道，各自形成集合且只保留各自轨道上独有的轨道物体（去除交集，这里的比较使用equalsObject进行值比较），通过两个集合构造trackDifference对象，一个轨道系统的Difference由多个trackDifference构成。在trackDifference中提供toString方法将差异转化为字串，需要注意的是，如果两个集合都为空则说明两轨道上物体完全相同，这时候不输出“物体差异”。
3.8 图的可视化：第三方API的复用
3.9 设计模式应用
请分小节介绍每种设计模式在你的ADT和应用设计中的具体应用。
StellSystem
AtomStructure
实现Memento设计模式管理电子跃迁的状态。
设计ElectronTransitMemento类，保存电子轨道跃迁信息，分别保存跃迁电子electron，源轨道fromTrack，目标轨道toTrack。
设计ElectronTransitCareTaker类，负责保存所有的动作列表，回退历史信息（返回删除点之后的所有操作列表）。回退动作先从CareTaker类中获得删除点之后的所有历史信息，然后传入轨道系统中反方向执行操作。
SocialNetworkCircle不需要实现设计模式
3.10 应用设计与开发
利用上述设计和实现的ADT，实现手册里要求的各项功能。
以下各小节，只需保留和完成你所选定的应用即可。
3.10.1 TrackGame
3.10.2 StellarSystem
功能：计算某时刻任意两行星之间的距离。调用CircularOrbitAPIs中实现的getPhysicalDistance方法即可。
3.10.3 AtomStructure
功能：模拟电子跃迁。调用ConcreteCircularOrbit中实现的transit方法即可。
3.10.4 PersonalAppEcosystem
3.10.5 SocialNetworkCircle
功能1：从社交关系日志中恢复结构，首先将所有的输入信息读入，这时候我们得到了中心节点，与中心节点相邻的节点，节点之间的关联信息，在这个图上进行BFS，BFS的起始节点集合是所有与中心点相邻的节点，于是我们就可以获得哪些节点与中心节点不相邻（删去），各自的节点应该处于哪一条轨道上。之后调用Builder构造轨道系统即可。
功能2：计算第一条轨道上的亲密度因素：这里我们定义第一层轨道上的物体为V，其他物体为U，记v->u路径上紧密度的乘积为val(v,u)，则v的扩散度为其所有能到达的物体u’的val(v,u’)之和。使用BFS，这里BFS一次的源点为一个第一层轨道上的物体，对每个第一层轨道上的物体都进行一次BFS。
功能3：增加/删除一条社交关系。增加删除关系可以直接调用ConcreteCircularOrbit中实现了的函数，不过考虑到关系改变会引起图的结构的改变（有的节点需要删除，有的节点需要改变所处的轨道），需要调用adjustFriendLocation来调整整个physicalObjectMap，这里采用的（暴力）方法是重复功能1中的BFS过程，重新计算所处轨道，然后删除不能连通的节点。
功能4：计算逻辑距离。调用ConcreteCircularOrbit中的getLogicalDistance即可。