软件构造——实验三中的可复用性和可维护性

软件构造的lab3中有三个场景：

（1）值班表管理：安排员工值班，每天只能安排一个员工，且不能出现无人值班的情况。需要每天记录当天值班员工的信息。

（2）操作系统进程调度管理：单核CPU执行多个进程，每个时间只能有一个进程在执行，一个进程的执行可以被分为多个时间段，CPU可以闲置。

（3）大学课表管理：各周课表完全一样，进行周期性的重复，一个时间段内可以安排不同的课程，可以有时间段没课，一个教室可以承担课表中的多门课程。

共性：三个场景都需要在一段时间内执行一定的任务。

特性：场景1不能出现空白时间段，场景3在同一时间内可以有不同的任务进行。

它们都需要用到实现给定的接口IntervalSet的类CommonIntervalSet或是MultiIntervalSet。

我们需要实现以下几个方法：

public void insert(long start, long end, L label) throws IntervalConflictException;
public Set<L> labels();
public boolean remove(L label);
public long start(L label) throws NoSuchElementException;
public long end(L label) throws NoSuchElementException;

以CommonIntervalSet为例，来看看我是如何实现的：

首先需要构建一个合理的数据结构来存储Set的相关信息，我根据模板的提示，选用了两个Map映射来存储：

private final Map<L, Long> startMap = new HashMap<>();
private final Map<L, Long> endMap = new HashMap<>();

在insert函数中直接插入即可：

startMap.put(label, start);
endMap.put(label, end);

但是考虑到应用时，不能有重叠区域，所以在插入前需要进行判断，并且抛出相应异常：

		if (startMap.containsKey(label))
			return;
		boolean[] interval = new boolean[MAX];
		for (L l : labels()) {
			long s = startMap.get(l);
			long e = endMap.get(l);
			for (int i = (int) s; i < e; i++)
				interval[i] = true;
		}
		for (int i = (int) start; i < end; i++)
			if (interval[i] == true)
				throw new IntervalConflictException("The interval exists.");

剩下几个方法的实现相对简单，就不一一列举了。

然后来看MultiIntervalSet，它相比CommonIntervalSet，多出来一个功能：一个label可以拥有多个时间段。那么之前的Map映射显然是无法满足这个要求了，我还是根据模板，采用了两个List来进行存储（这里用了protected而不是private是为了方便之后扩展其子类，但在一定程度上丢失了其封装性）：

protected final List<L> labelList = new ArrayList<>();
protected final List<Long> valueList = new ArrayList<>();

和之前一样，检查完重叠区域后就可以直接插入：

		labelList.add(label);
		valueList.add(start);
		valueList.add(end);

获得label及其时间段的方法是以随机读取方式遍历链表，n代表label，2n和2n+1代表其时间段。

这是intervals方法的实现：

	public IntervalSet<Integer> intervals(L label) throws NoSuchElementException, IntervalConflictException {
		if(!labelList.contains(label))
			throw new NoSuchElementException("No such label.");
		IntervalSet<Integer> ans = new CommonIntervalSet<>();
		int count = 0;
		for(int i = 0; i < labelList.size(); i++) {
			if(labelList.get(i).equals(label)) {
				ans.insert(valueList.get(2 * i), valueList.get(2 * i + 1), count++);				
			}
		}
		return ans;
		//throw new RuntimeException("not implemented");
	}

以上便是两个可复用可维护的实现了IntervalSet的类的介绍。

实验用例：

对于任务一排班管理系统，我们新建一个DutyIntervalSet作为CommonIntervalSet的子类，并不需要额外添加很多新方法，我这里仅添加了一个判断set是否已满的函数：

public class DutyIntervalSet extends CommonIntervalSet<Employee> {
	public DutyIntervalSet() {
		
	}
	
	public boolean noBlank(long max) {
		boolean[] duty = new boolean[(int) max];
		for(Employee i : labels()) {
			for(int j = (int) start(i); j < end(i); j++)
				duty[j] = true;
		}
		for(int i = 0; i < max; i++)
			if(!duty[i])
				return false;
		return true;
	}
}

之后便是在操作类DutyRoster中实现各种功能，然后由DutyRosterMenu类显示菜单和读取信息，最后由一个DutyRosterApp类主函数调用运行。

以上为本篇文章的全部内容。