OO第三單元總結

OO第三單元總結

梳理JML語言的理論基礎、應用工具鏈狀況

JML（Java Modeling Language）是一種行爲規範接口語言，經過使用不會被編譯的註釋形式，和固定關鍵字的語法，指定Java模塊代碼的行爲。大致上包括如下三種要求：

前置： @requires 子句定義了須要知足的條件。

過程： @assignment 子句定義了能夠改變的成員。

後置： @ensure 子句定義了方法要達到的效果。

此外，還有一些比較經常使用的的語法以下：

@pure 子句代表該方法無反作用，即僅具備查詢功能

@constraint 子句定義了狀態變化約束

@invariant 子句定義了全過程當中的不變式

\nothing 關鍵詞代表該方法對類成員屬性不進行修改

\result 關鍵詞表明該方法的返回值

\forall表達式：全稱量詞修飾的表達式，表示對於給定範圍內的元素，每一個元素都知足相應的約束。

\exists表達式： 存在量詞修飾的表達式，表示對於給定範圍內的元素，存在某個元素知足相應的約束。

\sum表達式：返回給定範圍內的表達式的和。

\product表達式：返回給定範圍內的表達式的連乘結果。

\max表達式：返回給定範圍內的表達式的最大值。

\min表達式：返回給定範圍內的表達式的最小值。

\num_of表達式：返回指定變量中知足相應條件的取值個數。

JML的應用工具鏈：

OpenJML：OpenJML能夠對含有JML的代碼進行編譯 ，並提供不一樣類型的選項進行檢查。-esc能夠靜態檢查可能出現的隱藏bug，-rac是運行時檢查，-check則能夠檢查代碼是否符合JML規格要求。

JMLUnitNG：能夠根據代碼中所寫JML規範自動生成測試框架進行自動化測試。

部署JMLUnitNG/JMLUnit，針對Graph接口的實現自動生成測試用例

測試結果以下：

三次做業架構設計

第一次做業架構設計

本次做業徹底根據規格要求進行設計，爲了減小查詢的時間，採用了hashmap存放path與pathid。在distinctnode方面也採用了一個hashmap存儲不一樣的node，在方法getDistinctNodeCount()中，只需返回該hashmap的size便可，大大節省了查詢的時間。兩個map設計以下：

private HashMap<Integer, Path> map = new HashMap<>();

map的key爲pathid，value爲Path，這樣能夠節省查找時的時間。在removePath()方法中，須要對map進行遍歷，根據重寫的equals方法找到相應path便可。

private HashMap<Integer, Integer> dismap = new HashMap<>();

dismap的key爲nodeid，value爲該node出現的次數，這樣在刪除一條path時，能夠將該path全部出現的點的次數減一，當次數爲零時，從dismap中移除該點便可。

類圖以下：

複雜度分析：

第二次做業架構設計

本次做業按照規格設計時遇到了許多困惑，在對最短路徑求解時查詢了許多算法，最後使用了florid算法。本次做業並未重構，在第一次做業進行簡單修改就知足了題目要求。

設計以下：

private HashMap<Integer, Path> map = new HashMap<>();
private HashMap<Integer, Integer> dismap = new HashMap<>();

這兩個map沿用第一次的設計，功能也相同。

private int[][] graph = new int[250][250];
private HashMap<Integer, Integer> castmap = new HashMap<>();
private int[] nodecount = new int[250];
private int flag = 0;
private Floyd floyd;

• graph是一個二維數組，該數組是爲了存儲任意兩點之間是否存在一條邊，用於floyd算法。
• castmap是考慮到nodeid的數量不會超過250，可是nodeid自己是一個int範圍的數，因此採用了一個castmap，key爲該點的nodeid，value爲映射的值，value的範圍爲[0,250)
• nodecount數組用來記錄，在[0,250)之間的哪些值已經被映射，下標爲映射的目標值，數組內存放標誌位。在remove時要遍歷dismap，若是該點出現的次數已經爲0，就要刪除這一映射，這樣能夠按照要求將nodeid個數嚴格控制在250之內。
• flag爲標誌位，每次調用remove或是add方法都須要將flag置一，這樣在每次計算新的floyd最短路徑時，判斷路徑是否有添加或刪除（即flag是否爲1），若是flag爲1則計算新最短路徑，並將flag置0；若是flag爲0，則不計算，採用上一次計算的最短路徑。
• floyd爲存放Floyd算法的最終結果的一個對象。只有當flag置一時，纔會調用他的構造方法，從新計算新的最短路徑。

類圖設計：

複雜度分析：

第三次做業架構設計

本次做業有點相似曾經學過數據結構課程的最後一次地鐵做業，在最短路徑的求解上依舊採用floyd算法。在討論區學習到了一種算法，根據這種算法結合floyd進行了計算。本次做業最終思路是將問題轉化爲圖內邊的權值問題，而後進行求解。本次做業並未重構，大部份內容沿用第二次做業的代碼，部份內容從MyRailwaySystem類中移入了Floyd類。

算法內容以下：將每條path都變成徹底無向圖，每條path內的每一個點都有直接到達該path內任意一點的距離，同時path內的每條邊都要加上切換path時的額外權值。最終求出的值再減去一次換乘的額外權值，即爲所求。

MyRailwaySystem設計以下：

private HashMap<Integer, Path> map = new HashMap<>();
private int flag = 0;
private int blockNumber;

以上三個數據成員和前兩次做業一直，blocknumber爲連通塊數量，根據並查集求解便可。

private Floyd leastOFtransfer = new Floyd(1);
private Floyd leastOFfear = new Floyd(2);
private Floyd leastOFunpleasant = new Floyd(3);

這三個數據成員即爲本次做業的核心，構造函數傳入構造模式（一個int型變量），以便區分額外權值。

Floyd設計以下：

private static int row = 120;
private int[][] length = new int[row][row];// 任意兩點之間路徑長度
private int addweight;//額外權值
private static HashMap<Path, int[][]> pathHashMap = new HashMap<>();//存儲每條path的徹底無向圖
private static HashMap<Path, int[][]> unpleasantHashMap = new HashMap<>();//單獨存儲unpleasant的徹底無向圖
private static HashMap<Integer, Integer> castmap = new HashMap<>();//映射map
private static int[] nodecount = new int[row];//標記數組
private static HashMap<Integer, Integer> dismap = new HashMap<>();//計算distinctnode點的map
private static int[][] graph = new int[row][row];//存入floyd計算結果
private static int[][] shortestLength = new int[row][row];//最短路徑數組

類圖設計：

複雜度分析：

代碼bug分析

第一次做業：本次做業強測只獲得了80分，緣由是沒考慮到課程組會利用時間卡數據，在不應進行計算的地方反覆進行了計算，因此事件被拖慢了，可是綜合設計是沒有問題的。已經成功合併修復。

第二次做業：本次做業強測45分，由於沒有吸收第一次的教訓，致使本次做業依然犯了不應犯的錯誤，查詢時反覆計算，致使許多點都time_limited。已經成功合併修復。

第三次做業：本次做業強測95分，bug在於數據太大時，我所設定的無限大出如今了數據裏，致使數據錯誤。已經成功合併修復。

規格撰寫和理解的心得體會

規格撰寫本質上體現了從上而下的設計思路，設計好大框架而後一點一點的去構建細節。在學習了JML以後，可以經過已給出的規格實現函數或者類所要求的功能，這是一種很棒的體驗。可是規格自己的學習是較爲困難的，有許多語法上的規定須要記憶，之後仍是要多多練習先寫規格，再寫代碼，這樣不會忘記本身設計的原始意圖，別人讀代碼也會輕鬆不少。