OO终章

分手后的思念是犯贱 2021-11-11 03:52 274阅读 0赞

**一.本单元作业架构设计  **

**1.第一次作业**

本次作业，需要完成的任务为实现一个UML类图解析器 UmlInteraction。

这次作业和高工的烤漆很接近，所以没有时间去考虑那么多设计构架，就按照怎么方便怎么写了。那怎么写方便呢？这个解析器首先读入UmlElememt的信息，储存起来，并计算出与一些有助于后续计算的数据。后续查询中读取它们并计算。

所以，在读入时，把每个数据按照类型放入以id作为key的HashMap中。然后对于查询指令中的核心——类和接口，设置了自定义的类:myClass和MyInterface。对每个类，存储它的数据成员，方法成员，继承的父类，实现的接口，关联的类。对于每个接口，存储它的继承的父接口。

每次查询操作的时候，找到对应的类，读取其包含的信息，再进行计算即可。

本次作业的UML类图：

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**2.第二次作业**

这次作业正赶上离散数学2的考试，所以构架比较随意。

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将四个需要的接口实现类使用组合的方法放在总类中，对于总类的查询指令分摊到各个组合类中，大大减少了总类的复杂度。

UML类图的读入和查询完全继承了上次。

顺序图的读入和查询很简单，没什么值得探讨的。

状态图的读入也不困难，困难在于后继状态的查询。这个查询指令足足写了我两个多小时。一开始我选用DFS的想法，但是DFS对于初始节点是否可以到达自己的判定十分麻烦。最后使用了BFS，把每个状态的直接后继都遍历一遍。

preCheck类是最为困难的一个类，我用离散数学中的图论方法加以解决。对于R001，需要和UML类图中一样，把所有的属性名和关联端点名都记录下来，检查是否有重复。对于R002，我将类和接口都作为有向图的顶点，把继承和接口实现都作为有向图的边。从一个顶点出发，DFS递归查找，如果发现当前访问的顶点就是出发的顶点，就判定为循环继承。对于R003，首先对每个类找到它在图中的所有前驱顶点。然后检查前驱顶点的list有无相同元素即可。如果有，则出现了重复继承。

本次作业的UML类图：

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**二.架构设计及OO方法理解的演进  **

**第一单元：**

这一次作业表面上用了面向对象，实则是一只披着OO的皮的面向过程编程。

在输入后，先实例化一个多项式类对象，再进行检查（调用check方法），接着用加减号分割整个多项式成为一个个项装入ArrayList中（调用create方法），然后计算每个项的导数放入一个新的ArrayList中（调用cal方法），最后用zhengli方法一把输出。

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DuoXiangShi类是整个工程的核心，各种方法上文也提及了。Xiang类只有存放和取出系数和指数两种功能，实际效果等同于C语言的结构体。Dealer这个类说来尴尬，是DuoXiangShi类的create方法写完之后超过了checkStyle规定的长度，于是偷懒找了个类扔进去部分代码（很不好的设计风格，在后两次作业中改正了）。由此导致DuoXiangShi类和Dealer类耦合极其严重。

这次作业的代码构架几乎是第一次作业的复刻。所以没啥好多说（复读）。细节上的变动在于对Xiang的成员变为了4个（一个系数和三个幂次）。在DuoXiangShi中增加了处理三角函数的相应功能。所以耦合度高的问题依然存在。更重要的是，这仍然是一个披着OO外皮的面向过程程序。

这次作业改过自新，采取了真的面向对象（至少是我这样的弱鸡理解的面向对象）的编程思想。算法采用的是递归下降（最大的优点在于可以甩锅）。

对于输入输出单独建立InOut类，在其中建立一个DuoXiangShi对象后就把输入扔给它，让它计算就OK了。

对于DuoXiangShi，要进行表达式是否合法的检测，然后根据加减号把多项式切成一个个单项式，建立DanXiangShi对象然后喂给它就行啦~

对于DanXiangShi，依然要进行合法性检测，然后乘号把单项式切成一个个因子，建立YinZi对象然后丢给它。

对于YinZi对象，就是要区分各种因子的类型（有Sin,Cos,MiYinZi,ComlexSin,ComlexCos,Comlex共六种），然后建立各自的因子对象就行啦。

前三种因子分别是不嵌套的sin和cos以及幂函数，就直接求导，给出Output就行啦。

后三种因子就需要递归调用DuoXiangShi，然后利用嵌套函数求导公式求出导数。

整个过程是根据递归的思路做的，尽量在类和类之间不直接调用而是采用消息传递的机制。两个类之间都只有构造器和output方法需要交换一次字符串，所以耦合度不高。每个模块各自对应一个极其清晰的功能，所以内聚度也不错。

这次作业代码总量接近1000行，是我接触计算机以来写过的最大规模的工程。说实话，我真的难以相信自己可以管理这么大规模的工程。而且开发实际上只用了3天（半天想算法，一天半写代码，一天debug）。整个工程虽然庞大，但是组织结构清晰，所以bug定位非常容易。

**第二单元：**

这次作业完全是生产者——消费者模型的翻版。所以设计起来可以说是照搬照抄。我设计了Input类和Elevator类分别作为生产者和消费者，用Controllor（这是个拼写错误）作为共享对象。Input类每次读入请求，交给Controllor，放入一个线程安全的队列中。Elevator类在一个while循环中不断去Controllor中的队列中读取请求（如果读取不到就sleep50ms）。对于ctrl+D的结束输入呢？我采用了这样的思路：Input类可以检测读入是不是null，如果读入null，就将共享对象中的一个flag置为true并且自身break，每次电梯去访问共享对象中的请求时候，都会检测这个flag，如果flag==true，就直接break。

第六次作业=第五次作业+实现捎带功能。所以本次作业的设计的一开始，我想和上次一样，使用Input类读入输入，放入Controllor类，并由Controllor类实现对电梯Elevator类的调度。而Elevator本身不具备任何“思考”的能力，即只实现开门、关门、移动等“机械”的能力。但是随后实现中（代码写完了之后）我发现一个重要的问题：Controllor类由于需要获知电梯在哪里、处于开关门状态等大量电梯的“机械”属性，导致Controllor和Elevator之间的耦合度极其之高。思索再三之后，为了实现“低耦合”的设计思想，我直接重构了代码。

重构后的构架仍然使用Input类读入输入，放入Controllor类中的一个队列中。Controllor只有3个主要的方法，put（放入请求），getMain（取得主请求），getSub（取得捎带请求）。而交由Elevator类来实现“是否捎带”、“如何捎带”等问题。这样的构架虽然和日常生活相违背（生活中是调度器控制电梯，而不是电梯控制它自己），但是**有效降低了类之间的耦合度**。所以仍然是一种可行的设计。

采用了两级流水调度器的结构。第一级为Controllor，分配请求给各个电梯。第二级为Elevator，调配电梯内的请求执行顺序。首先为了方便对于请求的处理，我写了一个Request类来代替PersonRequest类，主要区别在于多了一个变量来标记请求是否可以被执行（有的请求因为乘客还没到达fromFloor而无法被之执行）。又由于上次作业代码构架良好，本次作业大量继承了上次作业的代码，实现了良好的复用。Input类和Elevator类几乎没有变化，Controllor类中提供的主要方法依然是put(),getMain(),getSub()，功能分别为得到请求，取出主请求和取出附属请求。但put()方法中对于那些不能直接到达的请求做了拆分，统一安排到1楼或15楼进行换乘，拆分为两次可以直接到达的请求。有一个值得注意的细节是：对于换乘中的第二步，需要标记它暂时不能进行，知道第一步换乘完成后，才能标记它可以进行。getSub()方法中还需要增加对于电梯内人数的检测。

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**第三单元：**

这次作业很简单，就是按照JML写就行。唯一需要注意的就是数据结构要用好，使查找和计算尽量O(1).

采取的措施例如：

MyPathContainer类没有适用JML中给的静态数组的数据结构，而是使用了idToPathMap和pathToIdMap这两个HashMap,分别储存路径id到路径，路径到路径id。这样的好处是，从一者查询另一者就不需要遍历查询，而是直接O(1)，提升了效率。

其中nodeCount这个hashmap数据结构，储存了Node到路径出现次数，是专门为实现查询容器全局范围内不同节点的数量的。在add和remove维护nodeCount，在调用getDistinctNodeCount方式时候就可以直接O(1)查询，大大减少了非变更性指令的执行时间。

public /*@pure@*/int getDistinctNodeCount()  //在容器全局范围内查找不同的节点数
    {
        
        return nodeCount.size();
    }

本次作业中MyPath类没有变化，在MyPathContainer类基础上写了MyGraph类。为什么不继承呢？因为checkstyle不允许适用protected权限的变量，所以继承就无从谈起！这个为了规范代码风格的插件居然影响了OOP最重要的继承特性，真是让人失望。

言归正传，本次作业最核心也是最困难的函数就是计算最短路径，可以计算最短路径，也就容易判断是否连通了。

所以，我设计了两个静态二维数组：countMatrix用来记录每条边出现的次数，disatanceMatrix用来记录点和点之间的最短路径。每次增/删边的时候，更新countMatrix，再根据countMatrix，适用Floyd计算各个点之间距离，写入disatanceMatrix（对于不连通的点赋值为999999）。

在判断是否连通时，判断路径长度是否>250，>250就是不连通。

在计算最短路径时，直接读取disatanceMatrix，复杂度为O(1).

此方案中还有一个有意思的设计。读入的nodeId和disatanceMatrix，countMatrix中数组下标并不一致，但是存在一一映射关系。所以，我借鉴OS中空闲物理页表和虚拟页表分配的想法，建立了“空闲数组下标链表”：availbleIndexList。当增加新Node时从中poll一个空闲数组下标，删除Node时候又将其释放后放入availbleIndexList。

这次作业的依然没有采用继承的良好设计（还是因为checkstyle)。所以在图中可以看出，MyRailwaySystem类异常冗长。这确实非常无奈。

此次作业我采用了讨论区中”权转换“的方法（完全相同）

方法参见：[https://course.buaaoo.top/assignment/75/discussion/213][https_course.buaaoo.top_assignment_75_discussion_213]

这位老哥的方法非常之强，把动态权图问题转化为静态权图问题。所以依然可以用Floyd快乐暴力解决。与第二次作业中记录最短路径的数组类似，本次作业新增了这三个数据结构：

private int[][] matrixTransfer = new int[120][120];     //记录最短换乘
    private int[][] matrixPrice = new int[120][120];        //记录最少票价
    private int[][] matrixUnpleasantValue = new int[120][120];   //记录最少不满意度

对于matrixTransfer的更新十分简单：直接遍历现有的所有path，每条path都赋值。一条path上赋值为1，注意其中相同节点赋值为0。

对于matrixPrice和matrixUnpleasantValue的更新比较麻烦：对于所有path，先要在本path内赋值完相邻节点后Floyd。最后所有path赋值完成后，再次全图Floyd。

对于计算连通块getConnectedBlockCount()，我用了BFS：从一个节点出发广度优先遍历，能找到的点都设置为“已访问”，计数器+1。再在未访问的点中选一个点，重复以上过程，直到所有点都已经被访问过。计数器的值即为连通块数。

在构架设计上，我从一开始的面向过程，到后来逐步主动使用面向对象的思想解析问题需求，这就是我在设计上最大的思想上的进步。还有就是主动的思考并尝试使用各种设计模式，有时候还会在一个工程中各个实现部分中使用多个设计模式。最后，从设计一开始，而不是写完代码，就开始考虑程序中可能存在的bug，也是在实践中得到的重要经验。

**三.测试理解与实践演进**

第一单元：手工编造数据

第二单元：使用自搭建的测评机

第三单元：使用自搭建的测评机+Junit4

第四单元：使用自搭建的测评机+手工编造数据

说实话，关于测试方面，我没有花费太多心思。主要是可以通过跑（大佬搭建的）自制测评机，还有中测数据，基本上就可以发现所有的bug（在第2，3，4单元强测都没有发现bug）。

其实我觉得利用良好的设计避免bug才是正道，而不是测试发现bug然后debug。（要不然bug是de不完的

**四.课程收获**

1.从一个只能写100-200行短小程序，而不能组织工程的菜鸡蜕变为一个可以熟练管理1000行工程，勉强管理2000行工程的菜鸡。

2.极大提升了我的自信心，把上学期在祭祖课上留下的对于计算机专业课的阴影完全消除了。这门课在一开始，我没有其他同学那样的能力（尤其在第一单元），但是到了最后两个单元，我就已经轻车熟路，甚至还做了一次课上展示，并获得了博客分享奖。在OO课的这一个学期，我从缺乏自信，到能够相信自己的能力不比其他人差，甚至在有些方面比别人强。这是面向对象课带给我的最大收获。

**五.改进建议**

1.实验课往往是上午刚学完，下午就要考试了，知识点也没有太熟悉，就要做题，经常感觉课上写的很懵。建议可以增加实验课的解答和讲解环节。

2.互测屋内要测的人数太多了。根本没有办法认真看其他人的代码，只能用自己搭建的测评机跑别人的程序，其实对自己没啥帮助。因此建议减少互测屋人数。

3.上课内容和作业内容有时候关联不够强。比如多线程的课上讲的各种避免多线程的方法，实际作业中都只用了synchronized这种最简单的方法。希望能够在课上多讲些和作业相关的内容，尽量不要仅仅讲授理论知识点。

转载于:https://www.cnblogs.com/gagaein/p/11067277.html

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[https_course.buaaoo.top_assignment_75_discussion_213]: https://course.buaaoo.top/assignment/75/discussion/213