软件构造课程Lab1实验报告

1 实验目标概述

本次实验通过求解四个问题（其中一个可选），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。

l 基本的Java OO编程

l 基于Eclipse IDE进行Java编程

l 基于JUnit的测试

l 基于Git的代码配置管理

2 实验环境配置

简要陈述你配置本次实验所需开发、测试、运行环境的过程，必要时可以给出屏幕截图。

特别是要记录配置过程中遇到的问题和困难，以及如何解决的。

为了更好、更方便快捷地编写实验代码，构建实验包和提交实验数据，需要配置的实验环境有git,eclipse,java11.0.2等等

配置环境过程：

1.  配置Java实验环境
   

首先你需要下载一个java编译器，并记录它所在的位置（如图1）

（图1）

然后右键单击我的电脑—属性—高级系统设置

点击环境变量

如下图，在系统变量中新建CLASSPATH，输入文字：

.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;

然后新建JAVA_HOME系统变量，将你的jre路径导入：

至此，java环境配置完毕。验证方法如下：

搜索“CMD”，单击后出现命令行窗口，输入java -version，如果显示了java的版本等相关信息，表明java环境配置成功（我的java版本是11.0.2）

2.配置git与github

新建一个本地仓库，其实也就是新建一个文件夹。最简单的创建方式就是直接在桌面鼠标右键，新建文件夹(test)，然后进去该文件夹。鼠标右键，打开git -> Git Bash
Here -> git init。执行命令后目录下创建一个.git文件夹。

添加需要上传到github的代码到本地仓库如何添加，首先将需要上传的代码复制粘贴到本地仓库，这里用git库test文件夹。

然后git
status，这时候会发现多了一些东西，这些东西就是你刚刚复制进来的文件，显示为红色，就是待添加到本地仓库的意思

git add + 需要添加的文件名 或者git add --all 将所有的文件全部添加

将add的文件commit到仓库。git commit -m “修改说明”。-m后面添加的是对本次操作的说明

将本地的仓库关联到github上

输入命令：

git remote add
origin (你自己的github账号)

test link（URL）：[email protected]
com:leiphp/awesome-python3-webapp.git

然后再使用命令：git
pull --rebase origin master

这样，
你就成功地将文件传入到你的github账号的远程仓库中去了

在这里给出你的GitHub Lab1仓库的URL地址（Lab1-学号）。

https://github.com/ComputerScienceHIT/Lab1-1170300809.git

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。

3.1 Magic
Squares

3.1.1任务，要求编写一个public static
Boolean isLegalMagicSquare(String fileName)函数，其中函数的参数filename为导入的文件的名称；将P1中的5个txt文件分别导入，然后返回他们是否为MagicSquare的一个boolean值。所谓MagicSquare，即每一行的元素的和、每一列的元素的和、主对角线的元素的和以及逆对角线的元素的和均相同的矩阵。在判断过程中，需要处理几种异常情况，例如：矩阵中的元素不全为正整数，文件读取异常等等。

3.1.2任务，要求用Junit测试public static boolean
generateMagicSquare(int n)函数；绘制该函数的程序流程图；解释它如何根据输入的参数（奇数n）生成一个n×n的Magic Square，据此为上述代码添加中文注释；将产生的magic square写入文件\src\P1\txt\6.txt中；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；利用你前面已经写好的isLegalMagicSquare()函数，在main()函数判断该函数新生成的文本文件6.txt是否符合magic square的定义。

3.1.1 isLegalMagicSquare()

按步骤给出你的设计和实现思路/过程/结果。

该方法的实现总体上可以分为以下几个步骤：

1.  用FileInputStream类读取文件，InputStreamReader作为转换类， BufferedReader作为修饰类创建一个读入文件对象。使用try-resource方法创建以检测文件读写异常以及免写close（）方法。用将文件中的数据按regex
   

“\t”分隔成的字符串数组转化为整形二维数组，记录该二维数组的行数和列数。如果在转化过程中（如下图）发现无法转化的字符，抛出NumberFormatException异常，进入异常处理程序：调用e.printStackTrace()说明异常原因，打印“该矩阵中某些字符不是正整数”，返回fasle.

2.  将行数和列数进行比较，
   

a)
如果行列数不相同，打印”“该矩阵行列不相等，不是方阵”，返回false；

b)
如果每一行的列数不相等，打印”“
该数据结构不为矩阵”，返回false；

c)
如果矩阵的每一行的元素的和、每一列的元素的和、主对角线的元素的和以及逆对角线的元素的和不均相同，打印“该矩阵不是MagicSquare”，返回false；

d)
若上述问题都没有出现，返回true。

测试结果为：

3.1.2 generateMagicSquare()

1.  程序流程框图
   

2.  程序设计思路：
   

3.  首先检验输入参数n：如果n为负数或者偶数，则直接报错退出。
   

如果参数n为正奇数，则初始化一下变量：

int magic[][] = new int[n][n]; //创建一个空矩阵

 int row = 0, col = n / 2, i, j, square = n * n;  //对矩阵的额行数，列数进行初始化，声明循环变量i,j；初始化square

3.  进入循环，循环变量i初始化为0，i<square时持续循环，i每次循环自增1。循环体中，先将i赋值给magic[row][col],之后判断i%n是否为0：若是，row自增后继续循环；若不是，则进入下一个函数部分：首先判断ro是否为0，若是，row=n-1;若不是，row--。再判断col是否为n-1,若是，col=0;若不是，col++。此函数部分结束，进入下一个循环。
   

4.  运行测试截图（生成矩阵时n=5）：
   

图1：运行成功

图2：输入负数

图3：输入偶数

4.  将该生成的数组导入6.txt
   

图4：包中文件分布

图5：6.txt内容

图6:6.txt运行截图

3.2 Turtle
Graphics

运用P2中的turtle库按照要求绘制图形或计算数值

3.2.1 Problem 1: Clone and import

从课程群中下载P2文件夹

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

  这是一个简单的绘图过程。总体思想就是调用一个流程四次：

1.  调用turtle.forward()方法，参数为sidelength,让其向前行走sidelength单位并留下轨迹
   

调用turtle.turn()方法，参数为90.0f，让其逆时针转90度。

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons

首先，声明并初始化变量float EveryAngleNum=180.0f-(180.0f*(sides-2))/sides;
为下一步绘制提供转向角度

建立for循环，循环变量i初始化为0，循环条件为i<sides,每循环一次i自增1，循环体为：

i.
调用turtle.forward()方法，参数为sidelength,让其向前行走sidelength单位并留下轨迹

ii.
调用turtle.turn()方法，参数为90.0f，让其逆时针转90度。

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings

1.  创建并初始化变量
   

int[] xlist=new int[100];
//坐标数组x

 int[] ylist=new int[100];  

//坐标数组y

 int NumOfPoints=0;          //点数

 int i=0; //循环变量

 List<Double>

bearings =new ArrayList(); //返回的数组

 Double

decadesDouble=0.0; //每次转动的角度

Double tanDouble=0.0;
//每次转动的tan值

将list中的坐标分别输入xlist和ylist，然后对每一对点，计算其tan值(y2-y1)/(x2-x1),然后用Math库中的atan函数和toDegree函数计算出以角度形式表示的转动角度，并将其add进bearings列表中。

返回bearings列表。

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls

首先将points集合中的点导入到数组allPoints中，然后在数组中找出横坐标最小的点中纵坐标最小的点，并将其设为startpoint，将startpoint压入栈中。

将点按照极角从小到大排序，然后扫描该数组，将第一个非栈中元素压入栈中

从上述压入元素的下一个元素开始遍历数组：

如果元素不在栈中的话，将其压入栈中，然后对栈进行如下操作：

用IsPackage（检验三个点是否符合凸包要求）循环检验栈顶、栈顶-1、栈顶-2三个元素，如果不符合，栈顶-1位置改为栈顶元素，弹栈；如果符合，跳出该循环。

4.将栈中元素加入集合中，返回集合。

3.2.6 Problem 8: Personal art

如图

3.2.7 Submitting

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab1仓库。

3.3 Social
Network

需要完成的任务如下：

1.  addEdge，为朋友圈增加朋友关系。
   

2.  addVertex，为朋友圈增加人。
   

3.  getDistance，得出朋友圈中两个人的关系距离。
   

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类

给出你的设计和实现思路/过程/结果。

数据结构：allPeople集合，存储朋友圈里的所有Person类对象；

两个工具方法：isFriend(Person
a,Person b),用于检测两个人是不是朋友

getPerson(int
n) ,得到标号为n的人对象

要求方法：

addVertex(Person
a):

如果a不在allPeople中，调用allPeople.add(a);

如果a在allPeople中，继续遍历

getDistance方法（弗洛伊德算法）

设立一个二维数组，大小为allpeople.size()；将allPeople中的每个元素与一个1-size（）内的整数构成一一映射，用getPerson（int
i）方法实现该映射。

然后将该二维数组初始化。若两人无关系，则两人初始距离为Maxdistance；若两人为朋友，初始距离为1；若两人为同一人，则距离为0；

遍历allpeople数组，将任意一个人插入到二维数组的任意两个人中，得到一个新距离。如果新距离小于原距离，则用该新距离替换该位置原来的距离。

返回需要的距离即可。

3.3.2 设计/实现Person类

Person类实际效果如下图：

public
String name;

int num;

Set<Person> FriendsSet =new HashSet<Person>();//该人朋友的集合

public Person(String name); //构造函数，输入的为该人的名字

   public void AddFriend(Person

Friend); //添加朋友到FriendsSet中

public String

getName(); //返回该人的姓名

public void setNum(int number); //设定该人的编号，getDistance函数中需要用到。

3.3.3 设计/实现客户端代码main()

给出你的设计和实现思路/过程/结果。

3.3.4 设计/实现测试用例

设计：testaddVertex() 用testset={Person.getName()=”David”}作为样例，
Friendship.addVertex(new Person(“David”))来进行测试，用assertEqual()进行Junit测试，若输出为true，则测试成功

3.4 Tweet
Tweet

Src

   P4

          Twitter

                 …….java

test

P4

          Twitter

                 …….java

3.4.1 Problem 1: Extracting data from tweets

思路：

1.getTimespan

循环遍历tweets数组，将其中对象的发表时间的最小值和最大值记录下来，分别为min和max，然后生成一个Timespan变量，将min作为start,max作为end输入，就得到了相应的Timespan。

getMentionedUsers

将所有推特的内容放入一个字符串变量allString中，然后将其以非法字符切分，得到字符串数组；遍历字符串数组，将第一个字符为@的字符串留下，其余全部移除，返回字符串数组

3.4.2 Problem 2: Filtering lists of tweets

writtenBy

新设一个推特类型的列表tList，遍历输入的tweets列表，如果该tweet的作者名为username,将该推特添加到tList；返回tList。

InTimespan

新设一个推特类型的列表tList，遍历输入的tweets列表，如果该tweet的发表时间在Timespan内,将该推特添加到tList；返回tList。

containing

新设一个推特类型的列表tList，遍历输入的tweets列表，如果该tweet包含输入的words字符串数组的所有内容,将该推特添加到tList；返回tList。

3.4.3 Problem 3: Inferring a social network

guessFollowsGraph

将推特列表遍历，用getMentionedUsers得到其提及的人，导入map，返回

influencers

建立<String,Integer>类型的Map，遍历推特数组后用getMentionedUsers得到所有被提及的人，以及他们被提及的次数，导入Map，根据被提及的次数排序后按从高到低顺序导入一个String列表中，返回

3.4.4 Problem 4: Get smarter

（仅为思想，并未实现）
两个或更多相同内容的推特，只取其中一个作分析。