HIT软件构造lab2报告

1. 实验目标概述

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：

l 针对给定的应用问题，从问题描述中识别所需的 ADT；

l 设计 ADT 规约（pre-condition、post-condition）并评估规约的质量；

l 根据 ADT 的规约设计测试用例；

l ADT 的泛型化；

l 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）

l 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）；

l 测试 ADT 的实现并评估测试的覆盖度；

l 使用 ADT 及其实现，为应用问题开发程序；

l 在测试代码中，能够写出 testing strategy 并据此设计测试用例。

2. 实验环境配置

安装配置EclEmma：

/参考https://www.eclemma.org/installation.html中Option2/

打开Eclipse，Help->Install New Software，在Work with中add http://update.eclemma.org/，检查最新的EclEmma的版本，Next，遵循安装向导完成安装。

3. 实验过程

3.1 Poetic Walks

需要构造一个Graph，实现或完善规约要求的内容。以边和点两种方式实现接口，需要将String拓展为泛型L。实现ConcretEdgesGrap和ConcreteVertexGraph中接口中定义的各个函数。问题四中，根据文件输入，如果相邻两个词之间构成一条有向边，从而构成一棵树，再输入给定的句子，若相邻两个词之间有一个词，则插入，有多个，则选取边权重较大者。

3.1.1 Get the code and prepare Git repository

在git bash中输入命令：

git clone https://github.com/rainywang/Spring2020_HITCS_SC_Lab2.git

3.1.2 Problem 1: Test Graph

将Graph empty()方法修改为

测试结果：

3.1.3 Problem 2: Implement Graph

3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph

先写Edge类：

 属性有source, target, weight，注意Edge不可变，只有Getter，分别是getSource, getTarget. getWeight。

 Edge函数初始化Edge的三个成员变量。

 checkRep函数在Getter返回前，检查三个成员变量是否有空。

 toString函数以字符串的形式展示该边的起点、终点和边权。

再实现ConcreteEdgesGraph类：

 上实现保存图中所有顶点和所有边。

 函数checkRep在每个函数返回前检查成员变量。

 函数add使用HashSet的add方法，向vertices集合中添加点，返回前调用checkRep检查。

 函数set向edges集合中添加边。weight大于零，判断source和target是否在图中，不在则添加，不存在该边则添加，若存在在则更新权重。weight为零，判断该边是否存在，若存在，则删除，返回0。

 函数remove调用HashSet的remove方法实现删除该点，删除以该点为起点或者终点的边。

 函数vertices返回封装后的vertices。

 函数sources在edges中遍历，在target存在且weight不为0的情况下，返回该点的起点的集合。

 函数targets在edges中遍历，在source存在且weight不为0的情况下，返回该点的终点的集合。

```
 函数toString输出所有的边。
```

3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph

先设计Vertex类：

 属性有存储源节点的source和存储边的终结点和权值的HashMap类型的edge中，有两个Getter，getSource和getEdge。

```
 在constructor中初始化source。
```

 函数checkRep判断源节点是否为空，权值是否大于零。

```
 函数update更新结点。
```
```
 函数newEdge新建边。
```
```
 函数toString显式边和权重。
```

再设计ConcreteVerticesGraph类：

```
 上实现保存所有的结点。
```

 函数checkRep检查是否有重复元素。

 函数add实现加点，通过遍历vertices，若点不存在则加入，若存在则返回false。

 函数set实现在集合中找到两点，添加边。权重大于零，判断source和target是否在图中，不在则加入。查看边是否在图中，在则update权重，不在则新建边。权重为零，判断该边是否存在，存在则删除，不存在返回零。

 函数remove删除该点和该点相关的边。若不包含该结点则返回false。遍历vertices，如果存在就删除。

 函数vertices返回vertices，注意不要直接返回。

 函数sources遍历vertices，若终结点存在且权重不为零，将source和weight存入一个HashMap中，最后返回。

 函数targets遍历vertices，若源节点存在且权重不为零，将target和weight存入一个HashMap中，最后返回。

 函数toString显式结点，边，权重。

3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph

3.1.4.1 Make the implementations generic

将基于Graph的实现改为基于Graph的实现即可。

3.1.4.2 Implement Graph.empty()

可以选择ConcreteEdgesGraph作为emptyGraph的实现，返回一个新的ConcreteEdgesGraph<>。

3.1.5 Problem 4: Poetic walks

3.1.5.1 Test GraphPoet

利用提供的例子对函数进行测试。

3.1.5.2 Implement GraphPoet

关于GraphPoet函数：

 将文件输入按行读入，按空格分开，读取每个字符串，调用Graph类建立一个有向带权图。

关于poem函数：

在输入的字符串中添加bridge word，根据Graph类中的source和target函数进行判断，若前者的target和后者的source有重合，读取最大权重的边作为bridgeWord加入。

3.1.5.3 Graph poetry slam

采用的测试用例是：

输出结果：

3.1.6 Before you’re done

通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库：

```
git add *
```
```
git commit -u “”
```
```
git push -u origin master
```

项目的目录结构树状示意图：

3.2 Re-implement the Social Network in Lab1

利用P1中ConcreteEdgesGraph或者ConcreteVerticesGraph类实现FriendshipGraph，以及 addVertex，addEdge和getDistance三个接口。

3.2.1 FriendshipGraph类

addVertex检查人是否存在，不存在则通过调用graph的add方法添加。addEdge通过调用graph的set方法加入边。getDistance检查两个person是否存在，若存在使用BFS算法求两人间的最短距离。

3.2.2 Person类

先定义一个String类型的变量name来存储人名，通过构造函数初始化变量。另定义一个getter来获取人名。equals方法用来判断人名是否相等。

3.2.3 客户端main()

利用实验一的例子：

3.2.4 测试用例

同利用实验一，首先定义一个FriendshipGraph类型的graph然后定义四个Person类型的人，然后调用graph的addVertex方法来将四个人加入graph，然后再调用graph的addEdge来将好友关系图加入graph，最后调用getDistance方法来求出所测试的人之间的距离。

3.2.5 提交至Git仓库

通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库：

```
git add *
```
```
git commit -u “”
```
```
git push -u origin master
```

项目的目录结构树状示意图：

3.3 Playing Chess

3.3.1 ADT设计/实现方案

3.3.2 主程序MyChessAndGoGame设计/实现方案

3.3.3 ADT和主程序的测试方案