哈工大软件构造lab1

目录

 

1 实验目标概述... 1

2 实验环境配置... 1

3 实验过程... 1

3.1 Magic Squares. 1

3.1.1 isLegalMagicSquare(). 1

3.1.2 generateMagicSquare(). 3

3.2 Turtle Graphics. 6

3.2.1 Problem 1: Clone and import 6

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare. 7

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons. 8

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings. 8

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls. 9

3.2.6 Problem 8: Personal art 11

3.2.7 Submitting. 11

3.3 Social Network. 11

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类... 12

3.3.2 设计/实现Person类... 13

3.3.3 设计/实现客户端代码main(). 13

3.3.4 设计/实现测试用例... 14

4 实验进度记录... 14

5 实验过程中遇到的困难与解决途径... 15

6 实验过程中收获的经验、教训、感想... 15

6.1 实验过程中收获的经验和教训... 15

6.2 针对以下方面的感受... 15

 

 

1. 实验目标概述

 

本次实验通过求解三个问题，训练基本 Java 编程技能，能够利用 Java OO 开发基本的功能模块，能够阅读理解已有代码框架并根据功能需求补全代码，能够为所开发的代码编写基本的测试程序并完成测试，初步保证所开发代码的正确性。另一方面，利用 Git 作为代码配置管理的工具，学会 Git 的基本使用方法。
l 基本的 Java OO 编程
l 基于 Eclipse IDE 进行 Java 编程
l 基于 JUnit 的测试
l 基于 Git 的代码配置管理

 

1. 实验环境配置
2. 实验过程
   1. Magic Squares

在这里简要概述你对该任务的理解。

isLegalMagicSquare()表面上是个对行、列、对角线求和算数判断是否是幻方的问题，实际上则一方面考察文件操作，包括如何从文件里读输入流、输入流产生的字符串如何分割，分割后如何转换为数据存入矩阵，另一方面考察矩阵合法性检验，这里就要对各种如矩阵行列数不等、输入非法数据等情况一一做检验。不合法的情况报错并返回false。最后是幻方的返回true。

而generateMagicSquare()的关键任务是将生成的矩阵写入文件，并对输入n的合法性做检查，然后判断文件里的生成矩阵是否是合法幻方。

 

1. 1. 1. isLegalMagicSquare()

按步骤给出你的设计和实现思路/过程/结果。

Step1：将数据从文件中读入

 

 

将输入流中的每个字符依次读取并连接成一个字符串s，在读取的过程中要判断是否有非法分隔符空格，若有空格报错并返回false。

 

Step2：此时文件中所有字符都顺序存在字符串s里，先后通过.split()方法以行分隔符’\n’和‘数据间分隔符\t’对字符串进行分割，第一次分割得到一维数组，记录该数组维数即为行数，第二次分割得到二维数组，

 

若行列数不相等，则报错返回false，

 

 

记录每行用制表符分割的维数并与第一行维数进行比较，若不相等就报错，返回false

 

 

Step3：分割后的二维数组数组元素是整数的String表示，首先通过正则表达式匹配方式判断其是否是正整数表示，若合法，我们直接通过.valueOf方法将其转换成整型存入matrix，若不合法，报错并返回false。

 

 

Step4：此时矩阵合法性以检验完毕，开始检验是否是合法幻方，分别计算每行、每列、左右对角线元素和并放入Hashset，hashset中元素是唯一的，若最后hashset元素个数为1则说明这些和都相等，否则，不是幻方。

 

结果：

 

 

1. 1. 1. generateMagicSquare()

首先检验输入n的合法性，n不能为偶数或小于0，否则报错并返回false

 

 

创建新文件6.txt

 

 

进行generateMagicSquare()，将生成的矩阵写入6.txt

 

生成成功，返回true

 

用islegalMagicSquare对生成的矩阵进行检验

 

结果：

偶数时，生成失败

 

 

输入奇数，生成成功并返回矩阵

 

 

成功写入6.txt

1. 1. Turtle Graphics

这个任务给了一个框架，我们的任务是实现turtlesoup中定义的方法，并完成junit中的测试。

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

如何从GitHub获取该任务的代码、在本地创建git仓库、使用git管理本地开发。

首先进入实验手册中提供的仓库地址，下载代码，并导入eclipse中

在本地创建git仓库：

 

 

创建成功

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

Easy，只需让turtle向前爬行，然后转90度，重复操作四次，就出现了正方形

 

 

1. 1. 1. Problem 5: Drawing polygons

有了正方形的铺垫，画正多边形也易如反掌，首先，根据正多边形外角和恒为360度的定理，算出正多边形的内角。

然后海龟先向前爬行，转外角，即180度-内角，重复操作n（正多边形边数）次，得到正多边形。

 

 

 

1. 1. 1. Problem 6: Calculating Bearings

X坐标关系	Y坐标关系	angle
currentX==targetX	currentY==targetY	0
currentX==targetX	currentY>targetY	180.0-currentBearing
currentX==targetX	currentY	360.0-currentBearing
currentX>targetX	currentY==targetY	270.0-currentBearing
currentX	currentY==targetY	90.0-currentBearing
currentX>targetX	currentY>targetY	180.0+arctan(x/y)-currentBearing
currentX	currentY	arctan(x/y)-currentBearing
currentX>targetX	currentY	360.0-arctan(x/y)-currentBearing
currentX	currentY>targetY	180.0-arctan(x/y)-currentBearing

 

1. 1. 1. Problem 7: Convex Hulls

 

使用giftwrapping算法计算给定集合所有点的凸包，

 

giftwrapping算法思想：从一个起始点（选最左侧的）开始，遍历其他的点，选择那个最外侧的点，然后再以这个点为起始点，并与上一个点形成连线，遍历其他的点，选择与这条线极角最大的点，若极角相等，选距离远的点，放入凸包集合，重复此过程。

算法实现：

 

特殊情况：当给定点集中点个数小于3时，这些点全在凸包里，直接返回

 

一般情况：首先，选横坐标最小的点，若横坐标相同，选纵坐标最小的点做初始点，这样的点一定在凸包上。

 

如何判断极角大小：用向量叉积，若上一个寻访的点、当前寻访点、下一个寻访点叉积小于0，说明当前寻访点极角小于后者，

更新nextPoint

 

计算叉积：

 

 

若三点叉积等于0则共线，选取距离最远的点

计算距离

 

每次循环找出一个新的在凸包上的点，即为当前nextPoint值

添加至凸包集合

 

当遍历一圈，即lastPoint为初始点时，循环结束，返回凸包集合

 

结果：

 

 

1. 1. 1. Problem 8: Personal art

 

从原点开始画圆，每六度一个，一共360/6 = 60个圆,由黄、绿、橘三种颜色搭配而成，中间还有白色空隙，增加了几何图形的艺术感。

同过余数不同换色

 

通过画一个很多边的正多边形实现视觉圆形

 

 

1. 1. 1. Submitting

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab1仓库。

1. 1. Social Network

建立一个社交网络，并求社交网络中任意两人的距离，本质上就是无向图的最短路径问题，每个人是图中的节点，两人的“认识”关系是图中的边，求最短路径利用广度搜索解决。

1. 1. 1. 设计/实现FriendshipGraph类

给出你的设计和实现思路/过程/结果。

成员变量：

 

序号	数据成员	数据类型	意义说明
1	vertex	ArrayList	FriendshipGraph中的顶点
2	INF	static int	用来表示两点间不连通的宏常量，定义为-1

 

方法：

序号	成员函数	函数功能	函数参数	函数返回值
1	addVertex()	添加Person结点至FriendshipNetwork的vertex列表中	Person p	Boolean
2	addEdge()	将p1加到p2认识的人中，将p2加到p1认识的人中	Person p1，Person p2	Boolean
3	getDistance()	得到两个Person之间的最短距离	Person p1，Person p1	Int

Public int getDistance(Person p1，Person p2)的实现：使用广度搜索算法

 

首先定义dist数组，数组维数为顶点数，dist全部初始化为-1。

然后，分别用.indexOf()方法找到p1、p2在vertex[]中对应的下标start、end，并将dist[start]设为0。

 

 

新建一个integer队列，起点入队

 

当队列不空时，用.roll方法让队首元素出队并从队列中删除，遍历队首元素f每个认识的人即邻接点，如果邻接点的dist为INF，则更新其dist值为刚出队的顶点dist值+1，最后让邻接点入队。

最后返回dist[end]即为p1、p2间距离，若返回-1说明两人之间不认识

 

1. 1. 1. 设计/实现Person类

成员变量：

 

序号	数据成员	数据类型	意义说明
1	name	String	Person的名字
2	knowNames	HashSet	ta认识的人，认识的人有无重复性，故使用java.util下的Hashset表示。

 

 

方法：

序号	成员函数	函数功能	函数参数	函数返回值
1	getName()	得到此Person的name	无	String
2	Person()	类Person的姓名构造器	String name	无
3	getKnown()	得到此Person认识的Person们	无	Hashset
4	addKnown()	为此Person添加认识的人	Person p	无

 

1. 1. 1. 设计/实现客户端代码main()

给出你的设计和实现思路/过程/结果。

1. 1. 1. 设计/实现测试用例

给出你的设计和实现思路/过程/结果。

三个测试全部通过

addVertexTest  :  测试是否能加入重复的Person，若加入重复，返回false，不重复正常加入并返回true

addEdgeTest ：在两个顶点间加边，检查这两个点是否在图中，若不在，则返回false，在就正常加入并返回true

 

getDistanceTest ： 检验getDistance()是否返回正确值

 

1. 实验进度记录

 

日期	时间段	任务	实际完成情况
2021.05.13	16:00-18:00	编写问题1的isLegalMagicSquare函数并进行测试	按计划完成
2021.5.16	15:00-16:00	完成generateMagicSquare()的写入,并检验它是否为幻方	按计划完成
2021.5.17	19:00-21:30	编写问题2的前六个子问题	第六个子问题任务较重，git不会用
2021.5.18	19:00-20:00	完成问题3的第六个问题	按时完成
2021.5.20	15:30-17:30	编写问题3的Person类、FriendshipGraph、SocialNetwork，并实现所有功能，完成给定测试	按计划完成
2021.5.20	21:00-21:30	学会git相关操作	在室友帮助下完成
2021.5.21	14：00-17：00	编写问题2的convex hull方法，并完成测试，编写问题3的测试文件	遇到很多困难，超时完成

1. 实验过程中遇到的困难与解决途径

遇到的困难	解决途径
Git、github不会用	努力学习各种博客，询问同学，恶补了很多命令
不知道怎么检验非法分隔符	发现文件中只有空格时非法分隔符，所以只要检查空格就行了

1. 实验过程中收获的经验、教训、感想
   1. 实验过程中收获的经验和教训

经验 哎 千万不要在最后一天提交，我是周六提交的，遇到了超级多的问题和麻烦，好在最后解决了。下次就编一点commit一次

1. 1. 针对以下方面的感受
2. Java编程语言是否对你的口味？

我很喜欢

1. 关于Eclipse IDE；

很智能

1. 关于Git和GitHub；

完全不懂，学了好多，打开新世界大门

1. 关于CMU和MIT的作业；

比较喜欢MIT这种给框架，我来填写的实验，感觉更真实，也很有成就感

1. 关于本实验的工作量、难度、deadline；

编程还好。。就是提交天啊，老师下回实验课能专门讲讲这方面的问题吗？感觉自己不懂走了很多弯路，浪费很多时间

1. 关于初接触“软件构造”课程；

好，希望以后再接再厉