目录

1 实验目标概述··· 1

2 实验环境配置··· 1

3 实验过程··· 1

3.1 Poetic Walks· 1

3.1.1 Get the code and prepare Git repository· 1

3.1.2 Problem 1: Test Graph <String>· 1

3.1.3 Problem 2: Implement Graph <String>· 1

3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph· 2

3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph· 2

3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph<L>· 2

3.1.4.1 Make the implementations generic· 2

3.1.4.2 Implement Graph.empty()· 2

3.1.5 Problem 4: Poetic walks· 2

3.1.5.1 Test GraphPoet· 2

3.1.5.2 Implement GraphPoet· 2

3.1.5.3 Graph poetry slam·· 2

3.1.6 Before you’re done· 2

3.2 Re-implement the Social Network in Lab1· 2

3.2.1 FriendshipGraph类··· 2

3.2.2 Person类··· 3

3.2.3 客户端main()· 3

3.2.4 测试用例··· 3

3.2.5 提交至Git仓库··· 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··· 4

6.1 实验过程中收获的经验和教训··· 4

6.2 针对以下方面的感受··· 4

  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。

  1. 实验环境配置

本次实验需要在eclipse中配置EclEmma,经过查询了解到可以直接在eclipse中的市场中安装,在市场中搜索如图:

然后一步一步安装即可。

安装过程中没有出现异常。

在这里给出你的GitHub Lab2仓库的URL地址(Lab2-学号)。

  1. 实验过程

    1. Poetic Walks

本次实验给出了一个图接口,要求我们建立一个边图类、一个点图类分别继承自这个图接口,并且在里面实现一系列方法,并且实现抽象数据型,并用这个图的抽象数据型完成poet的工作。主要目的是练习ADT的规约设计和ADT的实现。

  1. Get the code and prepare Git repository

先得到网址

https://github.com/rainywang/Spring2020_HITCS_SC_Lab2/tree/master/P1

然后在gitbash直接执行

git clone GitHub - rainywang/Spring2022_HITCS_SC_Lab2下载工程文件

  1. Problem 1: Test Graph <String>

思路:这是针对Graph<String>设计相应的测试策略,主要针对里面的每个方法进行等价类划分的测试。

过程:如下图所示,为所有方法的测试策略:

结果:在下面的junit总体中看。

检查覆盖率:

  1. Problem 2: Implement Graph <String>

以下各部分,请按照MIT页面上相应部分的要求,逐项列出你的设计和实现思路/过程/结果。

  1. Implement ConcreteEdgesGraph

3.1.3.1.1 实现EDGE类:

(1).EDGE中的字段应该包括边的长度,边的起点和终点,所以定义私有类型的这些变量如下图:

(2).在EDGE中需要实现的方法如下图所示:

Edge

初始化构造方法,初始化新边的两个点和边的权值

checkRep

检查表示不变性,边不为空且权值大于等于0

getsource

返回边的一个点source

gettarget

返回边的另外点target

getweight

返回边的weight

toString

返回一条边的字符串,形式为“起点->终点权重为xx”

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

(4).测试策略:

3.1.3.1.2 实现ConcreteEdgesGraph类:

    (1).ConcreteEdgesGraph的字段中应该包括顶点set表和边list表,定义私有类型的表如下图所示:

(2).在ConcreteEdgesGraph中需要实现的方法如下图所示:

ConcreteEdgesGraph

构造方法

checkRep

检查表示不变性,edges长度是大于0的实数,有起始的节点

add

顶点不为空时,添加一个顶点进入点表中

set

输入source,target,weight,分别为边的起点、终点和权值。若权值为负,返回-1。若权值为正且新边已经存在,则除去原边并添加新边。若权值为正且新边不存在,则直接添加新边。若权值为0且新边已经存在,则出去原边。只要改变了原边权值,都返回原边权值,没有权值则返回0

remove

除去某个点及与它相邻的所有边。只需要遍历edges,寻找是否有边的起点或者终点为该点,直接删去即可,使用迭代器实现。

vertices

返回所有的点集

sources

输入一个终点,返回与它相连的所有边和起点构成的Map

targets

输入一个起点,返回与它相连的所有边和终点构成为的Map

toString

将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

(4).测试策略:

继承Graph的测试策略,只需要增加toString的测试即可:

测试结果:

检查覆盖率

  1. Implement ConcreteVerticesGraph

3.1.3.2.1 实现Vertices类:

(1).Vertices的字段中应当包括点的名字,点的源点表Map,点的终点表Map,定义私有类型的表如下图所示:

(2).在Vertices需要实现的方法如下图所示:

Vertex

初始化构造方法,用点的名字创建

checkRep

检查表示不变性,每个边的权值应该大于0

getmark

返回点的名字mark

getsource

返回能到达该点的所有点和边构成的Map

gettarget

返回某个点能到达的所有点和边构成的Map

addsource

在源点Map中加入某源点,若weight不为0,则将其加入source中(若源点已存在,则更新其weight并返回原weight,不存在则直接构建新点并返回0)。若weight为0,则移除源点(不存在返回0,存在返回原weight)

addtarget

在终点Map中加入某终点,若weight不为0,则将其加入target中(若终点已存在,则更新其weight并返回原weight,不存在则直接构建新点并返回0)。若weight为0,则移除终点(不存在返回0,存在返回原weight)

removesource

在源点表中删除某起始点,并返回旧的边长

removetarget

在终点表中删除某终点,并返回旧的边长

toString

得到一个点的字符串表示

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

(4).测试策略:

3.1.3.2.2 实现ConcreteVerticesGraph类:

(1).ConcreteVerticesGraph的字段为Vertex构成的List,定义私有类型的表如下图所示:

(2).在ConcreteVerticesGraph需要实现的方法如下图所示:

ConcreteVerticesGraph

构造方法

checkRep

检查表示不变性,vertices中不能有重复点

add

顶点不为空时,添加一个顶点进入点表中

set

输入source,target,weight,分别为边的起点、终点和权值。若权值为负,返回-1。若权值为正且新边已经存在,则除去原边并添加新边。若权值为正且新边不存在,则直接添加新边。若权值为0且新边已经存在,则出去原边。只要改变了原边权值,都返回原边权值,没有权值则返回0

remove

除去某个点及与它相邻的所有边。只需要遍历vertices,寻找是否有与待删除点相同的名字的点直接删去即可,如果名字不相同,则在该点的源点表和终点表中寻找删去即可,使用迭代器实现。

vertices

返回所有的点集

sources

输入一个终点,返回与它相连的所有边和起点构成的Map

targets

输入一个起点,返回与它相连的所有边和终点构成为的Map

toString

将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

(4).测试策略:

继承Graph的测试策略,只需要增加toString的测试即可:

测试结果:

检查覆盖率:

  1. Problem 3: Implement generic Graph<L>:

    1. Make the implementations generic

使用泛型实现即可:

在修改过程中通过eclipse提示的错误修改即可完成:

方法的修改同理

  1. Implement Graph.empty()

只需调用一个具体的实现:

补充测试策略:

检查整体测试及测试覆盖率:

  1. Problem 4: Poetic walks

任务要求我们实现一个类,利用之前实现的图结构,能够将语料库转化为该种图结构,并且在图中搜索,完成对输入的诗句的句子进行扩充。

  1. Test GraphPoet

测试策略:

具体实现读入一系列满足要求的文件:

测试结果为:

测试覆盖率为:

  1. Implement GraphPoet

(1). GraphPoet的字段为String构成的Graph,定义私有类型的表如下图所示:

(2). AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

(3).在GraphPoet中需要实现的方法如下图所示:

GraphPoet

输入文件的路径,一行一行读入,储存在List中,然后每次取相邻的元素,在图中添加新的边

checkRep

检查不变性,必须保存从语料库文件生成的图

poem

输入需要进行扩充的字符串,声明声明一个StringBuilder保存,每次读取一个词,当前词作为source,下一个词作为target,然后在garph中寻找source的终点表中是否有与target的源点表中相同的元素,并且找到权值最大的和的点加入source和target之间,具体实现为:

返回扩充后的字符串

toString

调用ConcreteEdgesGraph中的toString方法,将整个图中所有点的指向转化为一条字符串输出

  1. Graph poetry slam

在提供代码的基础上增加一个toString的输出。

运行main函数如下输出:

  1. Before you’re done

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库。

在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。

  1. Re-implement the Social Network in Lab1

这次实验要求我们基于Poetic Walks中定义的Graph<L>及其两种实现(本人使用的是ConcreteVerticesGraph<L>),实现Lab1中Social NetWorek中的各种功能,并且尽可能复用ConcreteVerticesGraph<L>中已经实现的方法,然后运行提供的main()和执行Lab1中的Junit测试用例,使之正常运行。

  1. FriendshipGraph类

(1).FriendshipGraph的字段为Person构成的ConcreteEdgesGraph,定义私有类型的表如下图所示:

(2).在FriendshipGraph需要实现的方法如下图所示:

FriendshipGraph

构造方法

addVertex

在图中增加新Person,只需要调用ConcreteEdgesGraph中的add即可:

addEdge

为某个人增加朋友,a为这个人,b为增加的朋友,直接调用ConcreteEdgesGraph中的set即可:

getallprople

直接返回即可:

getDistance

得到两个人之间的最短距离。与Lab1类似,稍加修改即可:

实现此功能我们需要了解先广方式求最短路径的方法。首先我们需要知道若两个Person对象为同一个,则返回0。然后定义一个Map集合theway和一个Person队列myqueue,队列myqueue用来储存广搜的遍历结果,theway的Map集合用来储存广搜的所有元素及他们与第一个元素的距离。具体实现方法为首先将第一个元素c1入队,并且把第一个元素c1和下标0入集合,当队列非空时,弹出队首元素top,并且得到top在集合theway中的下标distance,然后定义一个Map为friend,执行personGraph.targets(top)得到队首元素的所有朋友的Map,然后定义Set为allfriend,对刚才的friend执行keySet()得到allfriend,只要allfriend中的元素与c2不同,就把这些元素全部入队,并且把这些元素及下标distance+1放入集合。只要队列非空,继续执行以上步骤,直到找到某个元素与c2相同并且返回这个元素在集合theway中的下标。如果直到队列为空还没找到c2,则返回-1:

main

复制Lab1的即可

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

  1. Person类

(1).FriendshipGraph的字段为Person构成的ConcreteEdgesGraph,定义私有类型的表如下图所示:

(2).在FriendshipGraph需要实现的方法如下图所示:

Person

没有重复名字则加入,构造方法

getmyname

返回本人名字,直接返回即可

(3).AF,RI和Safety from rep exposure如下图:

  1. 客户端main()

按照Lab1中的main复制过来即可:

运行后如下:

  1. 测试用例

测试策略:

与Lab1的测试策略相同:

测试结果:

检查覆盖率:(需要提前注释main()函数):

  1. 提交至Git仓库

如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库。

在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。

  1. 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。

日期

时间段

计划任务

实际完成情况

5.20

18:00-22:00

P1中边图类

未完成

5.21

16:00-22:30

完成P1边图类

完成

5.22

19:00-23:00

P1点图类

未完成

5.23

18:00-22:30

完成P1点图类

完成

5.24

18:00-22:00

完成P1中的诗集类

未完成

5.25

17:50-22:20

P1诗集类

完成

5.26

19:00-22:30

P1中点图和边图的test

完成

5.27

20:00-22:40

完成P1除了测试外的报告

完成

5.28

14:00-20:30

P1的所有测试

完成

5.29

13:00-21:00

完成P2及测试

完成

5.29

15:00-20:30

完成P2部分的报告

完成

  1. 实验过程中遇到的困难与解决途径实验过程中遇到的困难与解决途径

遇到的难点

解决途径

刚开始写P1时还没有讲解AF,RI,Safety from rep exposure,不知道有什么用

后来上课明白了进行了补充

不理解泛型的意思

查找资料和后来上课明白了

不是太理解继承的关系

csdn求助,后来课堂上也进行了讲解

  1. 实验过程中收获的经验、教训、感想

    1. 实验过程中收获的经验和教训

在自行设计多种类来实现功能的情况下,自己设计的很多类之间有很多重复和矛盾的部分,很多关系弄不清楚,代码很冗杂,测试起来也较麻烦。对于java还是不够熟练,需要多加练习

    1. 针对以下方面的感受
  1. 面向ADT的编程和直接面向应用场景编程,你体会到二者有何差异?

答:面向对象能够每次完成对某个对象的编程,与面向过程的编程的思路完全不一样。

  1. 使用泛型和不使用泛型的编程,对你来说有何差异?

答:泛型能够适应更多的变化,更加灵活。

  1. 在给出ADT的规约后就开始编写测试用例,优势是什么?你是否能够适应这种测试方式?

答:能够保证代码的正确性,及时修改。不适应。

  1. P1设计的ADT在多个应用场景下使用,这种复用带来什么好处?

答:可以提高代码的利用率,减少重复。

  1. P3要求你从0开始设计ADT并使用它们完成一个具体应用,你是否已适应从具体应用场景到ADT的“抽象映射”?相比起P1给出了ADT非常明确的rep和方法、ADT之间的逻辑关系,P3要求你自主设计这些内容,你的感受如何?

答:最开始一头雾水,后来通过慢慢分析对每个类进行了实现,但是还是很多方法用的很繁琐,并且很多类很重复,一些功能没有用到。

  1. 为ADT撰写specification, invariants, RI, AF,时刻注意ADT是否有rep exposure,这些工作的意义是什么?你是否愿意在以后编程中坚持这么做?

答:防止内部变量被外部修改。很繁琐,写但了更好。

  1. 关于本实验的工作量、难度、deadline。

答:工作量很大,难度不太大,主要写注释占用太多时间,写测试也用很多时间,报告的内容太多,需要截图太多。deadline很合适。

  1. 《软件构造》课程进展到目前,你对该课程有何体会和建议?

希望有更多的中文注释,英文看着很难受。

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