Java实践（实验一）

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() 2

3.2 Turtle Graphics 4

3.2.1 Problem 1: Clone and import 4

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 6

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls 7

3.2.6 Problem 8: Personal art 9

3.2.7 Submitting 9

3.3 Social Network 10

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类 10

3.3.2 设计/实现Person类 12

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 16

5 实验过程中遇到的困难与解决途径 16

6 实验过程中收获的经验、教训、感想 16

6.1 实验过程中收获的经验和教训 16

6.2 针对以下方面的感受 17

实验目标概述

本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。

基本的Java OO编程

基于Eclipse/IDEA IDE进行Java编程

基于JUnit的测试

基于Git的代码配置管理

2.实验环境配置

在官网上下载Eclipse、JDK和Git并安装。在为JDK配置环境变量的时候，在系统环境变量中新建一个叫“JAVA_HOME”的环境变量，变量值为JDK的安装路径。然后在Path的环境变量中添加一个“%JAVA_HOME%bin”的变量值。省去很多其它的步骤。

URL：https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab1-hit1190200203

3.实验过程

请仔细对照实验手册，针对四个问题中的每一项任务，在下面各节中记录你的实验过程、阐述你的设计思路和问题求解思路，可辅之以示意图或关键源代码加以说明（但无需把你的源代码全部粘贴过来！）。

为了条理清晰，可根据需要在各节增加三级标题。

3.1Magic Squares

Magic Squares即幻方，n阶幻方是一个正方形n×n个数（通常是不同的整数）的排列，使得所有行、所有列和两个对角线中的n个数总和为同一常数。

3.1.1isLegalMagicSquare()

本题要求在main()函数中调用五次isLegalMagicSquare（）函数，将5个文本文件名分别作为参数输入进去，看其是否得到正确的输出（true，false）。

1、先从文件中读取数据。按行读取数据。为了防止异常，用了try cash捕捉异常；

2、判断行、列、对角线相加是否相等。将数据通过函数Integer.valueOf将字符串转化为int型并存入int型数组，再通过多个for循环语句遍历数组，检验并得出结论。

运行结果如下：

3.1.2generateMagicSquare()

首先计算初始位置（0，n/2），赋值为1，之后每次取当前位置的右上角的位置，设置的值每次加1，如果当前行是第一行，则下一行为最后一行，如果当前列是最后一列，则下一次为第一列，如此重复平方次，就对整个矩阵赋完值了，且满足幻方定义。

思路：(1) 将产生的magic square写入文件\src\P1\txt\6.txt中；(2) 当输入的n不合法时（n为偶数、n为负数等），不要该函数抛出异常并非法退出，而是提示错误并“优雅的”退出——函数输出false结束。所以我们只需要在开始判断是否满足n的合法输入并且增加写入文件的操作。

过程：

3.2Turtle Graphics

在这里简要概述你对该任务的理解。根据代码注释提示补全代码从而实现一个绘制工具Turtle Graphics。
1、从Github上获取任务的源代码，在本地创建git仓库，使用git管理本地开发
2、画出正四边形。
3、完成正多边形内角和外角的计算
4、计算向量之间的夹角
5、计算凸包
6、绘制自己的图形

3.2.1Problem 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。

首先打开实验手册提供的网站，从上面下载P2的包，并解压导入eclipse中。

从本地创建git仓库：1、git init初始化本地仓库2、git add remote添加远程库源3、在远程仓库创建master分支4、git pull origin master将远程仓库同步到本地5、git add * ->git commit -m “”->git push将本地文件加入到本地仓库，将本地仓库同步到远程仓库。

3.2.2Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

通过阅读指导书我们知道forward、turn函数的功能是实现给定参数的前进和转向
2、我们通过四次循环，每次前进并且旋转90°就可以得到我们想要的正方形。

3.2.3Problem 5: Drawing polygons

补全calculateRegularPolygonAngle。正多边形内角只需根据正多边形内角=（边数-2）/sides写出calculateRegularPolygonAngle (int sides)

补全calculatePolygonSidesFromAngle。根据公式得：

补全drawRegularPolygon。该函数功能为画出指定边长的正多边形。调用calculateRegularPolygonAngle（sides）计算正多边形的内角，调用forward和turn函数进行前进和转向。函数为：

3.2.4Problem 6: Calculating Bearings

补全calculateBearingToPoint，计算前进方向的偏转角只需要调用atan2函数得到弧度，然后调用toDegree转换成角度，特别注意若角度为负值，需要加上360°。函数为：

补全calculateBearings，计算一系列点的偏转角不断调用上面的函数即可：

3.2.5Problem 7: Convex Hulls

补全Convex Hulls。该函数的功能是求出包围所有点的凸包。需要利用Gift wrapping algorithm算法，先找到最左下角的点加入集合，然后比较剩余点到此点的偏转角，找到偏转角最小的加入集合，当偏转角相同时，需要找到最长的一条边的点加入集合，最后即可得到凸包的点集。

函数为：

3.2.6Problem 8: Personal art

3.2.7Submitting

测试结果为：

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab1仓库。

通过git add *->git commit -m “”->git push提交到Lab1仓库

3.3Social Network

利用图结构构建一张人际关系网，首先是无向图，但类可以拓展到有向图。

3.3.1设计/实现FriendshipGraph类

首先，在FriendshipGraph中声明两个类

然后，addVertex函数用来添加一个成员，先检查名字是否有重复。有则输出。

之后，addEdge函数是用来给x添加一个新朋友y,调用Person类中的addnewfriend方法

最后，getDistance函数是用来计算两个Person之间的距离，使用Queue和Map实现BFS求最短路。

3.3.2设计/实现Person类

思路：在Person类中我们要完成的功能为：增加本人的新朋友addnewfriend，得到本人的名字myname，得到本人的朋友列表getfriend。

首先，定义三个变量：

然后构造函数即可：

3.3.3设计/实现客户端代码main()

直接复制实验报告的代码即可：

实验输出结果为：

注释掉老师给的代码第10行后，人工判断会改变rachel与其他人之间的距离，也就是会变成-1，因为rachel和ross不在是朋友所以变成-1，也会导致rachel和ben不是朋友也会变成-1。

程序执行后的结果和想象中的相同，如图所示：

3.3.4设计/实现测试用例

思路：分别要对在addVertex ，addEdge ，getDistance三个功能进行测试。

建立四个对象进行测试即可。

1.进行testaddVertex测试：

2.进行testaddEdge测试：

3.进行testaddEdge测试：

结果为：

4.实验进度记录

请使用表格方式记录你的进度情况，以超过半小时的连续编程时间为一行。

日期	时间段	任务	实际完成情况
2021-05-11	18:30-20:10	浏览全部的实验内容，编写问题1的isLegalMagicSquare函数并进行测试	延期半小时完成
2021-05-18	18：30-20：10	完成问题2的前5个问题	遇到困难，未完成
2021-05-21	18：00-21：00	完成实验一剩余的部分	准时完成

5.实验过程中遇到的困难与解决途径

遇到的困难	解决途径
开始时，对java的文件操作不会	通过网上学习和询问同学相关问题得到了解决
git一开始连接不上，不知道怎么连接	通过舍友的帮助，教会了我如何在命令行中一步一步的完成git的连接
P2中关于凸包的Gift wrapping algorithm算法不会	通过网上的学习渐渐的明白了，具体运用过程也克服了一些困难
P3中的测试部分一开始无从下手	自己想了想老师上课所教的测试的含义，明白了要对P3中三个函数进行具体的测试

6.实验过程中收获的经验、教训、感想

6.1实验过程中收获的经验和教训

1.由于首次学习和使用java，对java的众多语法不熟悉，处处碰壁；
2.学到了很多新知识，比如git的使用，junit的编写；
3.对java面向对象编程的特质有了较深的理解。

6.2针对以下方面的感受

（1）Java编程语言是否对你的口味？

还可以，函数接口比较好用，但是一开始基础不行，做实验的过程有点痛苦。

（2）关于Eclipse IDE；

对初学者来说还算可以，但是本人觉得还是IDEA更加方便。

（3）关于Git和GitHub；

一开始没有太多的接触，在连接的过程中遇到了很多麻烦，另外登录github时时常进不去花费了一些时间。

（4）关于CMU和MIT的作业；

自我感觉作业难度较大，英文较多，阅读起来比较麻烦。

（5）关于本实验的工作量、难度、deadline；

实验内容较多，工作量算是比较大的，另外难度也不定，刚开始接触时头都大了，此外deadline与CSAPP课程的实验冲突较大，感觉有些手忙脚乱。

（6）关于初接触“软件构造”课程；

一开始不知道老师在讲些什么，讲的东西有什么用，但是后来讲到类型的时候感觉还是可以的。

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