软件构造实验1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… 3
6.2 针对以下方面的感受… 3

1 实验目标概述

本次实验通过求解四个问题，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。

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

开发环境：Eclipse IDE， Git

测试环境：Junit

运行环境：jdk1.8

   过程：  1.安装相应开发环境和开发软件如Java，eclipse等

                 2.按照手册和实验要求配置环境变量以及参数。

                 3.配置Junit等，完善Build path。

问题：修改文件路径树的时候由于对与.java文件运行机制的不了解，在成修改时不知道每个文件应该是什么类型的文件(比如哪个文件应该是project哪个文件又应该是package等等)，通过了解java文件运行机制最终修改成功。

     在配置Junit的Build path浪费了一点时间，最后通过网上学习解决问题。

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

该任务就是通过计算检测实验给予的五个文本是否为幻方，在第二个任务中了解如何生成奇数阶幻方并将其输入到文本中。

3.1.1 isLegalMagicSquare()

首先看到幻方的定义后，要检测是否是幻方，只需测试他的各行列对角线的值是否相等即可。于是第一步我先写简单的检测行列的函数。

1：创建一个二维数组，写测试行列和以及对角线和的代码，并自行给二维数组赋值检测。

2：检查幻方和的代码正确后，我开始将实验包含的五个文本导入，这期间因为初学java，遇到了很多问题，包括如何导入绝对路径，如何按行读取等等，通过百度查询解决。最终检测文本1，2成功。

3：当我检测到文本3的时候，提示我数组越界，在我查看3.txt后，发现某一行少一个数字，于是会产生这种越界，以及文本4，出现浮点数负数，导致无法赋值。

4：进行异常处理，检测行列数以及总数，若不等则提示行列数不相等。

检测由字符向数组赋值的时候是否为正整数，若不为，则提示输入有误。

3，4文本均包含这两个错误。

5：检测5的时候也报行列数不相等，我查看后发现5的文本出现了没有用制表符分割的问题。此问题也会检测导致行列数不相等，我将其划分到了行列数不等的报错里。

3.1.2 generateMagicSquare()

要求2是给一段生成幻方的代码，分析他如何生成的。

1：步骤如下：

n首先为奇数

从第一行最中间的位置开始，行数每次-1，列数每次+1，当到达第一行时，返回到最后一行，到达最后一列，返回到第一列，当写了n的倍数次时，从该数字的下面一个空写，直到全部写完。

2：输入偶数或者负数异常处理报错即可。

3：输入偶数报错是因为在向二维数组赋值的时候，左下角会越界。

输入负数报错是因为不能创建一个大小为负数的数组。

3.2 Turtle
Graphics

实验2主要是利用turtle进行绘制图形操作，以及利用代码完成各种功能

3.2.1 Problem 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。

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

这个问题利用turtle.forward和turn两个函数实现绘制一个正方形，前进四次，转向四次即可完成。

for (int i = 0; i < 4; i++) {

      turtle.forward(sideLength);

      turtle.turn(90);

  }

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons

这个问题是画一个正多边形，利用多边形的内角和公式就可以计算出任意正多边形的内角度数，然后再次利用turtle.forward和turtle.turn函数，每次走一定距离，再旋转计算所得的多边形内角数即可。

for (int i = 0; i < sides; i++) {

turtle.forward(sideLength);

turtle.turn(180.00 - angle);

}

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings

1：这个实验分为两部分，第一部分首先实现calculateBearingTopoint ，计算一个点在面对一个方向的时候要到达另一个点需要转向多少度。

我个人是采用了较繁琐的办法，首先用第二个点的坐标减去第一个点的坐标，形成以第一个点为0，0原点，问题化为从原点到达一个点的问题。

我将第二个点分为了 以下几种情况：

x ，y轴上，第一二三四象限中。

因为只能顺时针转动，所以我又按照当前转向角的大小分了情况。

x轴： 在正半轴上，当前角小于正半轴，直接转向即可，大于正半轴，要转一圈回来。

Y轴：就是360-当前转向角即可，注意当前为0时的情况，所以给总体表达式取余即可。

象限：对象限上的角要利用atan函数计算转向角的大小（同时要*180/PI）。

我将其按四个象限划分了

第一象限atan为正，直接atan就是第二个点的角度偏移量。

第二象限atan为负，将atan取绝对值+90度就是第二象限的点的角度偏移量。

第三象限atan为正，atan+180为第三象限的偏移量。

第四象限atan为负，360-|atan|即为第四象限的角度偏移量。

然后将当前角与第二个点偏移量比较，小于就直接顺时针旋转，相减即可，大于就旋转360-差值。

2：第二部分是给出一系列点，计算从第一个点到最后一个点依次经过各个点的转向角。

此部分逻辑也不难，但对我这个不熟悉java的人来说，语法是很大问题，不知道如何调用传进来的数组以及如何生成存储结果的数组，最后通过百度搜索学习习得。

就依次将各个点调用上一部分实现的函数即可，每次的当前角需要重新计算一下，转过的角度之和对360取余即可。

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls

这个问题是要我们解决一个名为凸包的问题，就是在一堆点集中找到最外层的点，可以把所有的点包围起来，返回这些最外层点的集合。根据实验指导，我采用了gift-wrapping算法，该算法的过程; 首先在所有点中选择一个最左下的点作为凸包的起点，然后从其他的点中找到一个点使得该点顺时针旋转所转角度最小，加入此点。将此点作为新的起点。并将前一个点到这个点的方位角化为新的初始角度，如此循环。当最后的点与起点重合的时候，凸包完成。

3.2.6 Problem 8: Personal art
绘制个人艺术图案。

3.2.7 Submitting

git add .

git commit -m “P2 commit”

git push origin master

3.3 Social Network

本问题利用图来刻画社交网络，通过addVertex添加成员，addEdge添加关系。构成社交网络，然后计算社交网络中的一些关系。

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类

本任务的目的是用来刻画一个社交网络，所以我选择使用一个Map来存储各个成员的关系，即Map<Person, Set> friendsMap =
new HashMap<Person, Set>();， 其中key部分为社交网络中的一员，所对应的value为一个Set，这个Set中存放了key所认识的所有人，除此之外为了根据规范对于重名的成员作出错误处理，我在此类中定义了一个Set：private Set vertexString = new
HashSet()，它被用来存储所有已经出现过的人名。接下来就是三个方法的具体实现，在public
boolean addVertex(Person person)的实现中，我会判断参数person对象的名字是否已经出现在了vertexString中，如果已经出现则输出 "Each person must have a unique name"并且返回false，否则我们就在friendsMap中添加组键值对，键为person，值的Set初始化为空，并将person的名字添加到名字集合vertexString中，返回true；

public boolean
addEdge(Person person1, Person person2)方法首先会判断person1， person2是否已经在vertexString中，如果不存在的话则调用addVertex将其添加进去，如果存在，则将person2添加到friendsMap中person1所对应的Set中作为person1所认识的人。

public int
getDistance(Person person1, Person person2)方法的实现采用的迪杰斯特拉算法，固定一个头节点，然后遍历所有点的边，将权值最小的边加入集合，并同时以其为头节点在计算剩下点的距离，如果当前距离小于修改距离，那么部进行修改，否则更新最短距离，最后遍历完所有点就可以求出最小边长度。.

3.3.2 设计/实现Person类

Person定义一种结构体，其中保存节点（人）名称、保存点的标号、保存邻接顶点的指针

public class Person {

    String name;

    int lable = 0;

    Person next = null;



    public Person(String name){

        this.name = name;

    }

}

3.3.3 设计/实现客户端代码main()

main函数调用实验报告中的例子进行测试。

3.3.4 设计/实现测试用例

我添加了p1-p10十个人加入到社交网络，再加入一些边，

然后对这些边构成的社交网络进行测试。

测试分成四类：当不能到达，不为通路，没有关系时候，返回-1

当可以到达，返回距离

当找自己，返回0.

当重名，提示。

遇到的难点
解决途径

初学java,许多简单的语法问题让我一路受阻，总结一下自己遇到的语法问题和一些简单的问题。

1.System.out.print()中输出多个变量的时候要用+号，每一个之间都要加上，不能忽略。
2.String.length问题，对于一个字符数组，要用string.length，而不是string.length(),此适用于字符串。
3.实验一的第一个实验中，我读取了每一行后，然后用.split("\s+")分割，但每一行后总多余一个空格导致我后续赋值出错，最终百度使用了split("\s+")解决，不知道为什么我的后面会读取多出一个空格。
4.关于上述3是我的问题，实验要求使用\t分隔，我擅自采用了 \s+分隔，在我检测5.txt的时候，一开始发现总是成功的，一度认为5.txt是正确的。后来在我改进成\t分隔时，发现5.txt出现错误，行列数不相等！ 于是我将5.txt的文本检查一遍发现，该文本中存在未使用\t分割的地方，所以文本分割后行列数的计算时会发现不相等！ 于是找出文本5也是错误的。（readline后的空格使用了String.tirm()消除掉）