HIT 软件构造LAB2
2022年春季学期计算学部《软件构造》课程Lab 2实验报告姓名薄文学号120L020513班号2003004电子邮件604094538@qq.com手机号码18104568559目录1 实验目标概述···· 12 实验环境配置···· 13 实验过程···· 13.1 Poetic Walks· 13.1.1 Get the code and prepare Git repository· 13
2022年春季学期
计算学部《软件构造》课程
Lab 2实验报告
| 姓名 | 薄文 |
| 学号 | 120L020513 |
| 班号 | 2003004 |
| 电子邮件 | |
| 手机号码 | 18104568559 |
3.1.1 Get the code and prepare Git repository· 1
3.1.2 Problem 1: Test Graph <String>· 1
3.1.3 Problem 2: Implement Graph <String>· 1
3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph· 2
3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph· 2
3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph<L>· 2
3.1.4.1 Make the implementations generic· 2
3.1.4.2 Implement Graph.empty()· 2
3.1.5 Problem 4: Poetic walks· 2
3.1.5.2 Implement GraphPoet· 2
本次实验训练抽象数据类型（ADT）的设计、规约、测试，并使用面向对象编程（OOP）技术实现ADT。具体来说：针对给定的应用问题，从问题描述中识别所需的ADT；设计ADT规约（pre-condition、post-condition）并评估规约的质量；根据ADT的规约设计测试用例；ADT的泛型化；根据规约设计ADT的多种不同的实现；针对每种实现，设计其表示（representation）、表示不变性（rep invariant）、抽象过程（abstraction function）使用OOP实现ADT，并判定表示不变性是否违反、各实现是否存在表示泄露（rep exposure）；测试ADT的实现并评估测试的覆盖度；使用ADT及其实现，为应用问题开发程序；在测试代码中，能够写出testing strategy并据此设计测试用例。
在IDEA下使用测试用例代码覆盖度插件
https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab2-120L020513
3. 实验过程
3.1 Poetic Walks
本次实验给出了一个图接口，要求我们建立一个边图类、一个点图类分别继承自这个图接口，并且在里面实现一系列方法，并且实现抽象数据型，并用这个图的抽象数据型完成poet的工作。主要目的是练习ADT的规约设计和ADT的实现。
3.1.1 Get the code and prepare Git repository
按照实验中给的地址从github上下载，然后再使用IDEA的插件，将连接到本次实验的仓库
3.1.2 Problem 1: Test Graph <String>
思路：这是针对Graph<String>设计相应的测试策略，主要针对里面的每个方法进行等价类划分的测试。
过程：如下图所示，为所有方法的测试策略。
覆盖率测试如下：
3.1.3 Problem 2: Implement Graph <String>
3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph
3.1.3.1.1 实现EDGE类：
(1).EDGE中的字段应该包括边的长度，边的起点和终点，所以定义私有类型的这些变量如下图：
(2).在EDGE中需要实现的方法如下图所示：
| Edge | 初始化构造方法，初始化新边的两个点和边的权值 |
| checkRep | 检查表示不变性,边不为空且权值大于等于0 |
| getSource | 返回边的一个点source |
| getTarget | 返回边的另外点target |
| getWeight | 返回边的weight |
| toString | 返回一条边的字符串，形式为“起点->终点权重为xx” |
(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
3.1.3.1.2 实现ConcreteEdgesGraph类：
(1).ConcreteEdgesGraph的字段中应该包括顶点set表和边list表，定义私有类型的表如下图所示：
(2).在ConcreteEdgesGraph中需要实现的方法如下图所示：
| ConcreteEdgesGraph | 构造方法 |
| checkRep | 检查表示不变性，edges长度是大于0的实数，有起始的节点 |
| add | 顶点不为空时，添加一个顶点进入点表中 |
| set | 输入source，target，weight，分别为边的起点、终点和权值。若权值为负，返回-1。若权值为正且新边已经存在，则除去原边并添加新边。若权值为正且新边不存在，则直接添加新边。若权值为0且新边已经存在，则出去原边。只要改变了原边权值，都返回原边权值，没有权值则返回0 |
| remove | 除去某个点及与它相邻的所有边。只需要遍历edges，寻找是否有边的起点或者终点为该点，直接删去即可，使用迭代器实现。 |
| vertices | 返回所有的点集 |
| sources | 输入一个终点，返回与它相连的所有边和起点构成的Map |
| targets | 输入一个起点，返回与它相连的所有边和终点构成为的Map |
| toString | 将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出 |
(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
(4).测试策略：
继承Graph的测试策略，只需要增加toString的测试即可：
测试结果：
检查覆盖率：
3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph
3.1.3.2.1 实现Vertices类：
(1).Vertices的字段中应当包括点的名字，点的源点表Map，点的终点表Map，定义私有类型的表如下图所示：
(2).在Vertices需要实现的方法如下图所示：
| Vertex | 初始化构造方法，用点的名字创建 |
| checkRep | 检查表示不变性，每个边的权值应该大于0 |
| getPoint | 返回点的名字point |
| getSource | 返回以该点为起点的所有点和边构成的Map |
| getTarget | 返回以该点为终点的所有点和边构成的Map |
| AddSource | 在源点Map中加入某源点，若weight不为0，则将其加入source中(若源点已存在，则更新其weight并返回原weight，不存在则直接构建新点并返回0)。若weight为0，则移除源点(不存在返回0，存在返回原weight) |
| AddTarget | 在终点Map中加入某终点，若weight不为0，则将其加入target中(若终点已存在，则更新其weight并返回原weight，不存在则直接构建新点并返回0)。若weight为0，则移除终点(不存在返回0，存在返回原weight) |
| removeSource | 在源点表中删除某起始点，并返回旧的边长 |
| removeTarget | 在终点表中删除某终点，并返回旧的边长 |
| toString | 得到一个点的字符串表示 |
(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
3.1.3.2.2 实现ConcreteVerticesGraph类：
(1).ConcreteVerticesGraph的字段为Vertex构成的List，定义私有类型的表如下图所示：
(2).在ConcreteVerticesGraph需要实现的方法如下图所示：
| ConcreteVerticesGraph | 构造方法 |
| checkRep | 检查表示不变性，vertices中不能有重复点 |
| add | 顶点不为空时，添加一个顶点进入点表中 |
| set | 输入source，target，weight，分别为边的起点、终点和权值。若权值为负，返回-1。若权值为正且新边已经存在，则除去原边并添加新边。若权值为正且新边不存在，则直接添加新边。若权值为0且新边已经存在，则出去原边。只要改变了原边权值，都返回原边权值，没有权值则返回0 |
| remove | 除去某个点及与它相邻的所有边。只需要遍历vertices，寻找是否有与待删除点相同的名字的点直接删去即可，如果名字不相同，则在该点的源点表和终点表中寻找删去即可，使用迭代器实现。 |
| vertices | 返回所有的点集 |
| sources | 输入一个终点，返回与它相连的所有边和起点构成的Map |
| targets | 输入一个起点，返回与它相连的所有边和终点构成为的Map |
| toString | 将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出 |
(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
(4).测试策略：
继承Graph的测试策略，只需要增加toString的测试即可：
测试结果：
检查覆盖率：
3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph<L>
3.1.4.1 Make the implementations generic
使用泛型实现即可：
在修改过程中通过IDEA提示的错误修改即可完成：
3.1.4.2 Implement Graph.empty()
只需调用一个具体的实现:
3.1.5 Problem 4: Poetic walks
任务要求我们实现一个类，利用之前实现的图结构，能够将语料库转化为该种图结构，并且在图中搜索，完成对输入的诗句的句子进行扩充。
3.1.5.1 Test GraphPoet
测试策略：
测试结果：
检查覆盖率：
3.1.5.2 Implement GraphPoet
(1). GraphPoet的字段为String构成的Graph，定义私有类型的表如下图所示：
(2). AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
(3).在GraphPoet中需要实现的方法如下图所示：
| GraphPoet | 输入文件的路径，一行一行读入，储存在List中，然后每次取相邻的元素，在图中添加新的边 |
| checkRep | 检查不变性，必须保存从语料库文件生成的图 |
| poem | 输入需要进行扩充的字符串，声明声明一个StringBuilder保存，每次读取一个词，当前词作为source，下一个词作为target，然后在garph中寻找source的终点表中是否有与target的源点表中相同的元素，并且找到权值最大的和的点加入source和target之间，具体实现为：
返回扩充后的字符串 |
| toString | 调用ConcreteEdgesGraph中的toString方法，将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出 |
3.1.5.3 Graph poetry slam
在提供代码的基础上增加一个toString的输出,运行main函数，输出如下：
3.1.6 Before you’re done
通过IDEA的git插件，可以上传到github
| 项目名称: Lab2-120L020513 src P1 graph ConcreteEdgesGraph.java ConcreteVerticesGraph.java Graph.java poet GraphPoet.java Main.java mugar-omni-theater.txt test P1 graph ConcreteEdgesGraphTest.java ConcreteVerticesGraphTest.java GraphInstanceTest.java GraphStaticTest.java poet GraphPoetTest.java empty.txt manyline.txt noempty.txt oneline.txt weight.txt |
3.2 Re-implement the Social Network in Lab1
这次实验要求我们基于Poetic Walks中定义的Graph<L>及其两种实现（本人使用的是ConcreteVerticesGraph<L>），实现Lab1中Social NetWorek中的各种功能，并且尽可能复用ConcreteVerticesGraph<L>中已经实现的方法，然后运行提供的main()和执行Lab1中的Junit测试用例，使之正常运行。
3.2.1 FriendshipGraph类
(1).FriendshipGraph的字段为Person构成的ConcreteEdgesGraph，定义私有类型的表如下图所示：
(2).在FriendshipGraph需要实现的方法如下图所示：
| FriendshipGraph | 构造方法 |
| addVertex | 在图中增加新Person，只需要调用ConcreteEdgesGraph中的add即可：
|
| addEdge | 为某个人增加朋友,p1为这个人，p2为增加的朋友,直接调用ConcreteEdgesGraph中的set即可：
|
| getDistance | 得到两个人之间的最短距离。与Lab1类似，稍加修改即可： 实现此功能我们需要了解先广方式求最短路径的方法。首先我们需要知道若两个Person对象为同一个，则返回0,若有人不存在社交网络汇总，返回-2。然后定义一个Map集合bfs和一个Person队列Sta，队列Sta用来储存广搜的遍历结果，bfs的Map集合用来储存广搜的所有元素及他们与第一个元素的距离。具体实现方法为首先将第一个元素p1入队，并且把第一个元素p1和下标0入集合，当队列非空时，弹出队首元素top，并且得到top在集合Sta中的下标p，然后定义一个Map为friends，执行SocialNet.targets(p)得到队首元素的所有朋友的Map，然后用for循环，对刚才的friend执行keySet()得到p3，只要p3中的元素与p2不同，就把这些元素全部入队，并且把这些元素及下标distance+1放入集合。只要队列非空，继续执行以上步骤，直到找到某个元素与p2相同并且返回这个元素在集合bfs中的下标。如果直到队列为空还没找到p2，则返回-1：
|
3.2.2 Person类
(1)Person定义私有类型的表如下图所示：
(2).在Person需要实现的方法如下图所示：
| Person | 构造方法 |
| GetName | 返回本人名字，直接返回即可 |
| getFlag | 返回广度优先的标识 |
| setFlag | 设置标识位 |
(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图：
3.2.3 客户端main()
根据题意与Lab1的要求相同
运行后如下
3.2.4 测试用例
测试策略：
测试结果：
检查覆盖率：
3.2.5 提交至Git仓库
通过IDEA的git插件，可以上传到github
| 项目名称: Lab2-120L020513 src P2 FriendshipGraph.java Person.java test P2 FriendshipGraphTest.java |
- 实验进度记录
| 日期 | 时间段 | 计划任务 | 实际完成情况 |
| 5.6 | 18:00-22:00 | P1中边图类 | 未完成 |
| 5.7 | 16:00-22:30 | 完成P1边图类 | 完成 |
| 5.8 | 19:00-23:00 | P1点图类 | 未完成 |
| 5.9 | 18:00-22:30 | 完成P1点图类 | 完成 |
| 5.10 | 18:00-22:00 | 完成P1中的诗集类 | 未完成 |
| 5.11 | 17:50-22:20 | P1诗集类 | 完成 |
| 5.12 | 19:00-22:30 | P1中点图和边图的test | 完成 |
| 5.13 | 20:00-22:40 | 完成P1除了测试外的报告 | 完成 |
| 5.14 | 14:00-20:30 | P1的所有测试 | 完成 |
| 5.15 | 13:00-21:00 | 完成P2及测试 | 完成 |
| 遇到的难点 | 解决途径 |
| 刚开始写P1时还没有讲解AF,RI,Safety from rep exposure，不知道有什么用 | 后来上课明白了进行了补充 |
| 不理解泛型的意思 | 查找资料和后来上课明白了 |
| 不是太理解继承的关系 | csdn求助，后来课堂上也进行了讲解 |
在自行设计多种类来实现功能的情况下，自己设计的很多类之间有很多重复和矛盾的部分，很多关系弄不清楚，代码很冗杂，测试起来也较麻烦。对于java还是不够熟练，需要多加练习.
- 面向ADT的编程和直接面向应用场景编程，你体会到二者有何差异？
答：面向对象能够每次完成对某个对象的编程，与面向过程的编程的思路完全不一样。
- 使用泛型和不使用泛型的编程，对你来说有何差异？
答：泛型能够适应更多的变化，更加灵活。
- 在给出ADT的规约后就开始编写测试用例，优势是什么？你是否能够适应这种测试方式？
答：能够保证代码的正确性，及时修改。不适应。
- P1设计的ADT在多个应用场景下使用，这种复用带来什么好处？
答：可以提高代码的利用率，减少重复。
- 为ADT撰写specification, invariants, RI, AF，时刻注意ADT是否有rep exposure，这些工作的意义是什么？你是否愿意在以后编程中坚持这么做？
答：防止内部变量被外部修改。很繁琐，写但了更好。
- 关于本实验的工作量、难度、deadline。
答：工作量很大，难度不太大，主要写注释占用太多时间，写测试也用很多时间，报告的内容太多，需要截图太多。deadline很合适。
- 《软件构造》课程进展到目前，你对该课程有何体会和建议？
希望有更多的中文注释，英文看着很难受。
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