LAB1

目  錄

1 實驗目標概述... 1

2 實驗環境配置... 1

3 實驗過程... 1

3.1 Magic Squares. 2

3.1.1 isLegalMagicSquare().. 2

3.1.2 generateMagicSquare() 3

3.2 Turtle Graphics. 5

3.2.1 Problem 1: Clone and import 5

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare. 5

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons. 5

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings. 5

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls. 5

3.2.6 Problem 8: Personal art 6

3.2.7 Submitting. 6

3.3 Social Network. 6

3.3.1 設計/實現FriendshipGraph類... 6

3.3.2 設計/實現Person類... 7

3.3.3 設計/實現客戶端代碼main(). 8

3.3.4 設計/實現測試用例... 8

3.4 Tweet Tweet 10

3.4.1 Problem 1: Extracting data from tweets. 10

3.4.2 Problem 2: Filtering lists of tweets. 10

3.4.3 Problem 3: Inferring a social network. 10

3.4.4 Problem 4: Get smarter 10

4 實驗進度記錄... 10

5 實驗過程當中遇到的困難與解決途徑... 11

6 實驗過程當中收穫的經驗、教訓、感想... 11

6.1 實驗過程當中收穫的經驗和教訓... 11

6.2 針對如下方面的感覺... 11

 

 

 

1 實驗目標概述

本次實驗經過求解四個問題，訓練基本 Java 編程技能，可以利用 Java OO 開。

發基本的功能模塊，可以閱讀理解已有代碼框架並根據功能需求補全代碼，可以。

爲所開發的代碼編寫基本的測試程序並完成測試，初步保證所開發代碼的正確性。

另外一方面，利用 Git 做爲代碼配置管理的工具，學會 Git 的基本使用方法。

基本的 Java OO 編程；

基於 Eclipse IDE 進行 Java 編程；

基於 JUnit 的測試；

基於 Git 的代碼配置管理。

2 實驗環境配置

簡要陳述你配置本次實驗所需開發、測試、運行環境的過程，必要時能夠給出屏幕截圖。

特別是要記錄配置過程當中遇到的問題和困難，以及如何解決的。

1. 用eclipse在本地新建一個項目；
2. 在命令行中用「git init」新建庫
3. 利用git remote add origin <url>將本地庫和遠程庫連接
4. 將遠程源中master分支的倉庫拉到本地git push -u origin maste
5. Git add .打包本地項目
6. Git commit -m 「20190301」爲本地文件作標記
7. Git push origin master推送上倉庫

在這裏給出你的GitHub Lab1倉庫的URL地址（Lab1-學號）:

https://github.com/ComputerScienceHIT/Lab1-1170400307

3 實驗過程

請仔細對照實驗手冊，針對四個問題中的每一項任務，在下面各節中記錄你的實驗過程、闡述你的設計思路和問題求解思路，可輔之以示意圖或關鍵源代碼加以說明（但無需把你的源代碼所有粘貼過來！）。

爲了條理清晰，可根據須要在各節增長三級標題。

3.1 Magic Squares

問題理解：本問題要求實現判斷一個nxn矩陣是不是一個幻方，而且理解一個針對n爲奇數的幻方的生成算法。主要考察點：Java基本語法，文件讀寫，判斷輸入的合法性。

3.1.1 isLegalMagicSquare()

 

1.    讀入文本。

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(new File("src/P1/txt/" + fileName)),"UTF-8");

              BufferedReader stream = new BufferedReader(reader);

2檢查有沒有非法字符，對於本題來講，合法的字符只有’0’到’9’和’\t’。

 if(test[i].contains(".") || test[i].contains("-"))

                            {

                            System.out.print("contais - or .");

                            return false;

                            }

3檢查是否是方陣。檢查每一行的字符數是否等於行數。

if(checkStrings.length!=row)

                            {

                            System.out.print("lines is not equal rows");

                            return false;

                            }

4以上條件都知足時再判斷是否是幻方。

          for (int i = 0; i < row; i++) {

                     sum[i]=0;

                     checkStrings=test[i].split("\t");

                     if(checkStrings.length!=row)

                            {

                            System.out.print("lines is not equal rows");

                            return false;

                            }

                     for (int j = 0; j < checkStrings.length; j++) {

                            result[i][j]=Integer.valueOf(checkStrings[j]);

                     }

                     for (int j = 0; j < row; j++) {

                            sum[i]=sum[i]+result[i][j];

                     }

              }

              for (int i = 0; i < row; i++) {

                     sum[i+row]=0;

                     for (int j = 0; j < row; j++) {

                            sum[i+row]=sum[i+row]+result[j][i];

                     }

              }

              sum[2*row]=0;

              sum[2*row+1]=0;

              for(int i=0;i<row;i++)

              {

                     sum[2*row]=sum[2*row]+result[i][i];

                     sum[2*row+1]=sum[2*row+1]+result[i][row-1-i];

              }

              for (int i = 1; i <= 2*row+1; i++) {

                     if(sum[i-1]!=sum[i])

                            {

                            System.out.print("sums are not equal");

                            return false;

                            }

3.1.2 generateMagicSquare()

思路：使用羅伯法構造一個n爲奇數的nxn幻方。羅伯法的算法爲把1（或最小的數）放在第一行正中；按如下規律排列剩下的(n×n－1)個數：

（1）每個數放在前一個數的右上一格；

（2）若是這個數所要放的格已經超出了頂行那麼就把它放在底行，仍然要放在右一列；

（3）若是這個數所要放的格已經超出了最右列那麼就把它放在最左列，仍然要放在上一行；

（4）若是這個數所要放的格已經超出了頂行且超出了最右列，那麼就把它放在底行且最左列；

（5）若是這個數所要放的格已經有數填入，那麼就把它放在前一個數的下一行同一列的格內。

 

3.2 Turtle Graphics

該任務須要我去自主學習java的一個第三方畫圖方案Turtle，而且經過給出的現有的Turtle方法實現題目要求的畫圖任務，而且藉助數學工具進行解題。

3.2.1 Problem 1: Clone and import

利用get clone命令行

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

這個函數的功能是畫一個正方形。須要調用兩個方法foward(int units)向當前方向畫直線，長度是輸入的數字，單位是內部規定單位。turn(double degrees)按照順時針方向旋轉畫圖方向。

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons

這個任務包含幾個小任務。

（1）calculateRegularPolygonAngle 計算正多邊形的內角，（邊數-2）/sides。

（2）int calculatePolygonSidesFromAngle(double angle)

這個方法和上一個相似，根據角度計算正多邊形邊數。

（3）drawRegularPolygon ：調用calculateRegularPolygonAngle（sides）計算正多邊形的內角爲rotation，調用turtle.forward和turtle.turn進行前進和轉向。

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings

calculateBearingToPoint ：計算（當前點，當前朝向）構成的向量與（當前點，目標點）構成的向量之間的夾角，首先計算（當前點，目標點）構成的向量與y軸之間的tan，使用Math.atan2計算與y軸夾角，與當前朝向夾角（與y軸之間）做差計算兩向量之間的夾角，須要注意負角變正角。

calculateBearings：對列表中的每兩個相鄰節點調用calculateBearingToPoint計算夾角。

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls

這個是運用凸包算法。即對於一組輸入的平面點集，求一個最小的集合組成的凸包，使這個凸包的全部點組成的凸多邊形能夠圍着全部的點。

我採起的是gift-wrapping算法，這個算法形象的理解是，先選取一個一定在凸包裏的點做爲起點，這個點能夠選取縱座標最小的點（當存在多個縱座標最小的點時，選取其中橫座標最小的點）。而後想象用一根繩子從起點出發，把平面上的全部點牢牢的圍在一塊兒，這條繩子上的拐點就是凸包上的點。

個人設計值得注意的幾點是

1將輸入的存放點集的set改爲數組，方便操做

2經過向量叉積判斷向量方位，例如A*B當A須要逆時針才能轉向B時，A*B的值是正的。

3.2.6 Problem 8: Personal art

利用以下指令，藉助函數改變繪畫形狀和顏色：

public static void drawPersonalArt(Turtle turtle) {

        for (int i = 0 ; i < 1500; i++) {

            turtle.forward(i/2);

            switch ((i/15) % 10) {

                case 0:turtle.color(PenColor.BLACK);break;

                case 1:turtle.color(PenColor.GRAY);break;

                case 2:turtle.color(PenColor.RED);break;

                case 3:turtle.color(PenColor.PINK);break;

                case 4:turtle.color(PenColor.ORANGE);break;

                case 5:turtle.color(PenColor.YELLOW);break;

                case 6:turtle.color(PenColor.GREEN);break;

                case 7:turtle.color(PenColor.CYAN);break;

                case 8:turtle.color(PenColor.BLUE);break;

                case 9:turtle.color(PenColor.MAGENTA);break;

            }

            turtle.turn(91);

        }

       }

3.2.7 Submitting

利用git push命令行

3.3 Social Network

該任務是須要我去創建一個圖，經過輸入搭建有向社交網，而且給出正確的輸出，對非法輸入進行正確的判斷。

3.3.1 設計/實現FriendshipGraph類

我採用的是鄰接表的展現結構，效率較高。在List類型內裝入Person類型，並且每個Person內有List存儲每個人的序號

對於求出兩個person之間的距離，先調用方法 calculateDistance

       private void calculateDistance(Person name1){

           int size = name1.getIdSize();

           List<Integer> id = name1.getId();

           for(int i = 0; i < size; i ++){

               Person person = nameList.get(id.get(i));

               if(!person.getKnown()){

                   person.setDistance(name1.getDistance()+1);

                   person.setKnown(true);

                   calculateDistance(person);

               }else{

                   if(name1.getDistance()+1<person.getDistance()){

                    person.setDistance(name1.getDistance()+1);

                   }

               }

           }

       }

這個方法以一個person爲起點進行深度優先搜索，標記搜索過的點，並記錄距起始搜索點的距離，而後經過getDistance方法得到兩個person之間的信息，若是另外一個person的distance是0，說明是同一個點，若是未搜索到，說明無關係，返回-1。

3.3.2 設計/實現Person類

Person設計儘可能知足如下幾點

1成員變量設置成private，成員變量的訪問是經過成員方法進行的

2知足FreindshipGraph的要求

如下是源代碼

public class Person{

    private String name;

    private boolean known;

    private int distance;

    private List<Integer> id = new ArrayList<>();

    public boolean getKnown(){

        return known;

    }

    public int getDistance(){

        return distance;

    }

    public void setDistance(int Distance){

        this.distance = Distance;

    }

    public String getName() {

        return name;

    }

    public void setKnown(boolean flag){

        known = flag;

    }

    public List<Integer> getId(){

        return id;

    }

 

    public int getIdSize(){

        return id.size();

    }

    public boolean existId(int id){

        if(this.id.contains(id)){

            return true;

        }

        return false;

    }

    public void setId(int p) {

           Integer P = new Integer(p);

           this.id.add(P);

    }

    public Person(String name){

        this.name = name;

    }

}

3.3.3 設計/實現客戶端代碼main()

客戶端代碼實驗文檔已經提供

          FriendshipGraph graph = new FriendshipGraph();

          Person rachel = new Person("rachel");

          Person ross = new Person("ross");

          Person ben = new Person("ben");

          Person kramer = new Person("kramer");

          graph.addVertex(rachel);

          graph.addVertex(ross);

          graph.addVertex(ben);

          graph.addVertex(kramer);

          graph.addEdge(rachel, ross);

          graph.addEdge(ross, rachel);

          graph.addEdge(ross, ben);

          graph.addEdge(ben, ross);

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,ross));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,ben));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,rachel));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,kramer));

3.3.4 設計/實現測試用例

主要對計算距離的算法進行了測試。

public void GetDistanceTest() {

              FriendshipGraph graph = new FriendshipGraph();

              Person rachel = new Person("Rachel");

              Person ross = new Person("Ross");

              Person ben = new Person("Ben");

              Person kramer = new Person("Kramer");

              Person abc = new Person("abc");

              Person def = new Person("def");

              Person hij = new Person("hij");

              Person lmn = new Person("lmn");

              graph.addVertex(rachel);

              graph.addVertex(ross);

              graph.addVertex(ben);

              graph.addVertex(kramer);

              graph.addVertex(abc);

              graph.addVertex(def);

              graph.addVertex(hij);

              graph.addVertex(lmn);

              graph.addEdge(rachel, ross);

              graph.addEdge(ross, rachel);

              graph.addEdge(ross, ben);

              graph.addEdge(ben, ross);

              graph.addEdge(rachel, def);

              graph.addEdge(def, rachel);

              graph.addEdge(abc, ross);

              graph.addEdge(ross, abc);

              graph.addEdge(hij, ross);

              graph.addEdge(ross, hij);

              graph.addEdge(lmn, ben);

              graph.addEdge(ben, lmn);

              assertEquals(1, graph.getDistance(rachel, ross));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, ben));

              assertEquals(0, graph.getDistance(rachel, rachel));

              assertEquals(-1, graph.getDistance(rachel, kramer));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, abc));

              assertEquals(1, graph.getDistance(rachel, def));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, hij));

              assertEquals(3, graph.getDistance(rachel, lmn));

       }

3.4 Tweet Tweet

3.4.1 Problem 1: Extracting data from tweets

getTimespan：

若是tweets爲空則將當前時間做爲始末時間點構造Timespan，不然調用getEarliestTime和getLatestTime分別得到全部tweets中的最先發表時間和最晚發表時間構造Timespan。時間比較調用Time.isBefore和Time.isAfter函數。

getMentionedUsers

檢測tweet的text部分，先找到字符@，而後檢測@前一個字符，當不是有效字符時，記錄@後面的有效字符，便是咱們要找的字符串。

3.4.2 Problem 2: Filtering lists of tweets

writtenBy：for循環檢查全部tweet，獲取username，而後和咱們的字符串比較，相等即匹配成功。

inTimespan：利用Time.isBefore和Time.isAfter進行比較。

containing：先利用toLowerCase函數把推文內容和待查找字符串都轉化爲小寫字母形式，而後直接調用contains函數進行檢查。

3.4.3 Problem 3: Inferring a social network

guessFollowGraph：第一種證據思路是若是一名author在tweet中@過其餘人，那麼該author就會follow這些被@的人。掃描每條tweet，調用Extract.getMentionedUsers提取出該條tweet中全部被@到的人，將這些人加入到Map[author]->Set<Stirng>中。

public static List<String> influencers(Map<String, Set<String>> followsGraph)

influencers：按照社交網絡的影響力（follow數目）對全部user進行排名。首先根據followsGraph統計每一個人的follow數目，再對每一個人的follow數目進行排名。

3.4.4 Problem 4: Get smarter

我採用的是最簡單的尋找推文中的話題，利用話題的集合程度來表達兩我的之間關係的親密。

算法上和之間的尋找@的人物十分相似，咱們的主要目的是但願找到兩個具備相同話題的人，若是在此基礎之上，兩我的又有互相@的行爲，咱們就能夠斷定爲他們的關係不該該侷限於「互相影響上面」，而有多是其餘關係，例如朋友。

4 實驗進度記錄

請使用表格方式記錄你的進度狀況，以超過半小時的連續編程時間爲一行。

日期	時間段	任務	實際完成狀況
2019-3-1	15:45-17:30	配置好實驗環境和編譯器	按計劃完成
2019-3-5	15:45-17:30	完成項目1	延期1小時完成
2019-3-7	15:45-17:30	完成項目2	遇到困難，未完成
2019-3-10	15:45-17:30	完成項目3	提早一小時完成
2019-3-15	15:45-17:30	完成項目4	遇到困難，求助谷歌
2019-3-17	15:45-17:30	完成實驗報告	按計劃完成

5 實驗過程當中遇到的困難與解決途徑

遇到的難點	解決途徑
對git使用不清楚	仔細閱讀《git中文使用手冊》
對於JAVA基本語法不熟悉	仔細學習《JAVA編程思想》
題目有點難度，錯誤比較多	逐次調試，改正bug

6 實驗過程當中收穫的經驗、教訓、感想

6.1 實驗過程當中收穫的經驗和教訓

1.關於JAVA的一些基礎知識不會，網上也沒有適合的資料，學習的過程浪費了一些時間。

2.題目是英文的，閱讀起來有些難度，須要藉助於網絡工具，不少時候對題意的理解也有問題，很難下手。

3.本身的代碼寫的不好，沒有章法，沒有明確的思路，結構也很混亂，只能保證答案正確。

6.2 針對如下方面的感覺

(1)   Java編程語言是否對你的口味？

JAVA是世界上最好的編程語言。

(2)   關於Eclipse IDE

Eclipse是世界上最好的IDE。

(3)   關於Git和GitHub

Git和GitHub是世界上最好的代碼交流項目。

(4)   關於CMU和MIT的做業

做業很難，作做業的過程很艱辛，經過作CMU和MIT的做業，我深入地認識到了本身和它們學生之間的差距，怪不得我考不上CMU和MIT。

(5)   關於本實驗的工做量、難度、deadline

作完以後感受難度仍是有點大的，主要緣由在於本身第一次用JAVA，關於語法和算法的基礎知識屬於現學現用，，只能照葫蘆畫瓢，很艱難。

(6)   關於初接觸「軟件構造」課程

上課的內容和實驗的內容有必定差距，不少實驗內容要自學，目前基礎太差，之後須要更加努力。