HIT软构Lab1心得

2023年春季学期
计算学部《软件构造》课程

Lab 1实验报告

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(). 1

3.2 Turtle Graphics. 1

3.2.1 Problem 1: Clone and import 2

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare. 2

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons. 2

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings. 2

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls. 2

3.2.6 Problem 8: Personal art 2

3.2.7 Submitting. 2

3.3 Social Network. 2

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类... 2

3.3.2 设计/实现Person类... 2

3.3.3 设计/实现客户端代码main(). 2

3.3.4 设计/实现测试用例... 3

4 实验进度记录... 3

5 实验过程中遇到的困难与解决途径... 3

6 实验过程中收获的经验、教训、感想... 3

6.1 实验过程中收获的经验和教训（必答）... 3

6.2 针对以下方面的感受（必答）... 3

1. 实验目标概述

本次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，初步保证所开发代码的正确性。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 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

本次实验开发测试运行的环境为IDEA，在配置环境的过程中，主要遇到的是JDK版本实验要求不符的情况，打开IDEA集成开发环境工具，点击：File--Project Structure进行JDK的更改。

请仔细对照实验手册，针对三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。

3.1 Magic Squares

读取五个文本文件，并检查其中矩阵行列对角线值，并判断他是否为幻方矩阵。

3.1.1 isLegalMagicSquare()

按步骤给出你的设计和实现思路/过程/结果。

FileReader文件字符输入流，BufferedReader缓冲输入流，将字符串并保存在一个String类型的tmp字符串中，并加入集合list中。

定义int类型row记录行列式的行数，将字符串每行用“\t”split分隔，记录length为列数（如果输入格式中未用“\t”分隔，此时列数并非真实的列数），length不等于row时，输出错误提示，return false。

采用Integer的valueOf()方法判断是否存在非整数和非正数的情况。

计算行、列、对角线上数字和的值，进行判断是否符合幻方矩阵的性质。

3.1.2 generateMagicSquare()

流程图

判断n不合法的情况，return false。

n合法时，对n*n的矩阵进行填充。从第一行中间位置（0，n/2）开始填充，1赋值给初始位置。进行边界检查，达到上边界时，跳至下边界。其他情况正常row--。达到右边界时，跳至左边界。其他情况时正常col++。当i能被n整除时，下移一行，赋值为i + 1，然后继续循环赋值。当循环n的平方次后，则生成好了n*n的幻方矩阵。

输出生成的幻方矩阵并且写入6.txt文件中。

3.2 Turtle Graphics

利用git clone 获取代码，根据注释补全代码，实现一系列绘图可能用到的功能：画出正方形、计算正多边形的内角、计算对应内角的正多边形边数、计算角度转移（以某点作为出发点，面向某个方向，要前往指定坐标点，需要转过多少角度）、求解凸包问题、以及绘制自己独特的图形。

3.2.1 Problem 1: Clone and import

git init 用于初始化项目

克隆项目的地址 git clone xxx ，显示100%时就代表项目克隆成功

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

调用已经实现的forward和turn函数，向前走sideLength，转90°角，实现正方形的绘制。

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons

calculateRegularPolygonAngle()函数求解给定边数的正多边形的内角度数。

每次前进sidelength，转向的角度为外角的度数（通过调用calculateRegularPolygonAngle()函数得到），循环次数为边数

calculatePolygonSidesFromAngle()函数求解给定正多边形内角大小的边数。

绘制边长为40的正八边形

Problem 6: Calculating Bearings

以某点作为出发点，面向某个方向，要前往指定坐标点，需要转过多少角度。我们通过调用math.atan2函数，计算角度，最终确定转角。

3.2.4 Problem 7: Convex Hulls

当点集中的点少于等于两个时，凸包由点集中的所有点组成，直接将两点返回。

当大于两个点时，选择最左下的角作为出发点，通过循环遍历整个点集，查找横纵坐标最小的点。找到该点后记录下来，并加入到凸包的点集中。之后开始对点集进行遍历，找到偏角最小的点依次加入集合。出现两个点转向角相同的情况时，选择距离更远的点。当筛选下一个点又返回到起始点时，说明形成一个闭环，返回结果点集。

3.2.5 Problem 8: Personal art

通过调用drawRegularPolygon()函数，在循环中实现正多边形的绘制，每次绘制完一个正多边形，角度转10度，形成对称规律的图形（形似花朵）。简单绘制茎秆和叶子（平行四边形）。

绘制结果：

3.2.6 Submitting

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab1仓库。

打开GitBash，输入git push origin master即可。

3.3 Social Network

该问题需要我们将社交网络建模为一个无向图，其中每个人连接到零个或多个用户。

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类

首先定义集合来存储people和name。addVertex:起到添加朋友的作用，定义hashset方便判断重复情况。

AddEdge：起到添加到边的作用，本问题拟刻画的社交网络是无向图，但类设计需要支持未来扩展到有向图。所以在两个 Person 对象 A 和 B 之间增加一条边时需要同时调用 addEdge(A,B)和 addEdge(B,A)两条语句。

getDistance：利用HashMap采用广度优先算法获取最小距离，未联通时返回值为-1.

3.3.2 设计/实现Person类

设计存储String类型存储person的name，存储人的朋友集合FriendshipList以及AddFriend，getName，getFriendshipList方法。

3.3.3 设计/实现客户端代码main()

输出与测试样例结果一致。

注释掉“graph.addEdge(rachel, ross)”

Rachel与任何人都不相邻，返回-1；自己到自己的距离为0，getDistance(rachel, rachel)返回0。

如果将第 3 行引号中的“Ross”替换为“Rachel”，违反了“Each person has a unique name”的约束条件，此时提示出错并结束程序运行。

3.3.4 设计/实现测试用例

针对addVertex测试：主要测试添加人的情况，首先测试是否能加入person a 和 b，其次测试重复的person（b）加入后，是否会输出FALSE而使程序终止。

针对addEdge测试：测试无向图中是否成功加入了加入边ab。

对getDistance的测试：构建无向图，检验距离是否与预期吻合。

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。

每次结束编程时，请向该表格中增加一行。不要事后胡乱填写。

不要嫌烦，该表格可帮助你汇总你在每个任务上付出的时间和精力，发现自己不擅长的任务，后续有意识的弥补。

日期	时间段	任务	实际完成情况
2022-03-06	16:00-18:30	编写问题1的isLegalMagicSquare函数并进行测试	按计划完成
2022-03-08	14：00-16：30	根据注释补充问题2的TurtleSoup代码	遇到困难，未完成，凸包问题未完成
2022-03-08	18：00-19：00	补充问题2的凸包算法代码	按计划完成
2022-03-10	14：00-16：00	编写问题3的主要代码	延期半小时完成
2022-03-11	14：00-16：00	编写问题3的测试	按计划完成
2022-03-12	14：00-15：00	优化代码	按计划完成

实验过程中遇到的困难与解决途径

遇到的困难	解决途径
初学JAVA做实验的时候有思路，但是不知道JAVA中用什么方法来实现	查阅资料，积累经验，增强自己对java语言的掌握
初次使用Git，中间出错很多次	在CSDN上查找资料，并进行实践
初次接触凸包问题，对解决凸包问题的算法不是很了解	查询资料进行学习，学习算法内在的思想，并完善自己的代码

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（必答）

初次使用Java语言进行编程，先大致了解了IDEA集成开发环境工具的使用。并且在实验中发现了自己存在很多不足，边做实验边学习，使得自己对Java编程更加熟悉。同时，在本次实验第一次接触Junit单元测试进行“边测试边编程”的方式写程序，发现程序健壮性得到了显著性提高。此外，在本次实验我还了解了Git，Git是一款源代码管理工具，我们写的代码需要使用Git进行管理。在网上学习了Git的基本操作，并且动手实践。

在本次实验，我也深刻地意识到自己对Java的语法掌握不好，写代码时总有“心有余而力不足”的感觉，常常需要查阅资料，极大的降低了效率，在以后的学习中会注重巩固自己的基础知识，对Java语法能够更加熟悉并且熟练地掌握。

6.2 针对以下方面的感受（必答）

1.Java编程语言是否对你的口味？与你熟悉的其他编程语言相比，Java有何优势和不足？

较好。

优势：Java提供的库函数功能十分强大，有大量封装好的方法。

不足：Java删除了指针，所以不如C语言灵活，并且不像C语言那样写代码直接编译运行，需要自己创建class等等。

2.关于Eclipse或IntelliJ IDEA，它们作为IDE的优势和不足；

我使用的是IDEA，我认为它的优点是它能生成某个类的测试类，还能正确的放到test相应的目录下，此外它还有着强大的整合能力例如：精准搜索、提示功能的快速、Git等等。缺点是，idea使用的是内存空间，会把创建的索引都保存到内存中,而实际占用的cpu少。

3.关于Git和GitHub，是否感受到了它在版本控制方面的价值；

感受到了，支持保存原版本和多设备查看。

4.关于CMU和MIT的作业，你有何感受；

喜欢MIT作业的形式，可以根据规约来实现方法，也是对自己编程的一种锻炼，完成后进行test还可以更好的检验。

完成CMU的作业巩固了自己对Java语法的学习。

5.关于本实验的工作量、难度、deadline；

工作量中等偏多，但是给的时间很充裕，难度的话我认为凸包算法那部分较难，由于本学期刚刚接触算法，所以觉得有些吃力。Deadline时间合理。

6.关于初接触“软件构造”课程；

我认为这门课很好，将理论与实践很好的结合了，真正地去了解了开发软件时的一些事项，为未来同学们的实习和就业都奠定了良好的理论基础和实践基础。

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