Java实现构建函数依赖与函数依赖集的类、求函数依赖集的闭包、属性集闭包、判断属性集是否为候选码/超码、求集合的全部子集

求函数依赖集闭包

本文讲解具体代码实现，相关概念可查阅资料（其实我只是想把代码保存到博客上嘿嘿
这算是我第一次能够用构建一个个类来解决一个较大的问题（不再是像考试一样在一个类里写n个函数了ORZ），在老师的指导下完成的代码，让我切身体会到了面向对象的好处。

1. 首先构建一个类存储函数依赖

当然了，要规范一下函数依赖的输入格式以及间隔符

package functionalDependence;
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;public class FunctionalDependence {/*存储一个函数依赖A,B->C*/private Set<String> left;private Set<String> right;FunctionalDependence(Set<String> left, Set<String> right) {this.left = new HashSet<>(left);this.right = new HashSet<>(right);}Set<String> getLeft() {return new HashSet<>(left);    //返回拷贝值，避免传出索引值被更改}Set<String> getRight() {return new HashSet<>(right);}@Overridepublic String toString() {return left + "->" + right;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;FunctionalDependence that = (FunctionalDependence) o;return left.equals(that.left) &&right.equals(that.right);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(left, right);}static void addToSet(String str, Set<String> set){/*将一个表示集合的字符串"A,B"中的元素加入到集合*/String[] temp = str.split(",");for(String attribute : temp){set.add(attribute);}}/*将一个表示函数依赖的字符串"A,B->C"存入类中*/static FunctionalDependence of(String fmtstr){String[] temp = fmtstr.split("->");Set<String> left = new HashSet<>();Set<String> right = new HashSet<>();addToSet(temp[0],left);addToSet(temp[1], right);return new FunctionalDependence(left,right);}}

函数依赖是集合与集合的关系，类中提供了必要的方法方便使用。

2. 需要一个求集合的所有子集的方法，把它写进自己的工具包里

实现求集合的所有子集的方法很多，这里是摘抄的一个自己已经完全理解了的方法，在代码后写上了注释。（此处划重点，这个求子集的方法也是一个好点子，值得记小本本~

package utility;import java.util.ArrayList;import java.util.HashSet;import java.util.Set;public class mySet extends HashSet {public static Set<Set<String>> subSet(Set<String> set){/*求集合的子集，集合元素为string结果以一个包含所有子集的集合返回*/ArrayList<String> list = new ArrayList<>(set);      //用ArrayList存储set中的元素Set<Set<String>> result = new HashSet<>();int n = list.size();for(int i=0; i<(1<<n); i++){//循环2^n次/*对一个集合，任取任意项或不取，所能得到的所有结果即为所有子集根据这个原理可以利用二进制码标志集合元素的选取状态来获取子集。如集合{a,b,c,d}的子集可用0000，0001，0010....来表示*/String setStr = Integer.toBinaryString(i);//将int值转换成二进制值的字符串int unChoose = n-setStr.length();   //setStr的长度m表示：这个setStr表示的是set中后m个元素的选取状态，如10表示的是"c"和"d"的状态Set<String> subSet = new HashSet<>();for(int j=0; j<setStr.length(); j++){if(setStr.charAt(j)=='1'){      //等于1表示被选，该元素加入当前子集subSet.add(list.get(unChoose+j));}}result.add(subSet);}return result;}
}

3. 构建函数依赖集的类，并将求属性闭包、函数依赖集闭包、判断是否为候选码/超码等方法写进

具体步骤都在注释里啦（当然我不相信我的注释写的能让别人能看懂代码功能ORZ，建议想学习的同学把代码拷到编译器里一点点的看具体的实现，收获应该也不少

package functionalDependence;import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;import static utility.mySet.subSet;public class FunctionalDependenceSet<isSuperKey> extends HashSet{Set<FunctionalDependence> fds;public FunctionalDependenceSet() {this.fds = new HashSet<>();}public void add(FunctionalDependence fd){ fds.add(fd); }public void remove(FunctionalDependence fd){fds.remove(fd);}@Overridepublic String toString() {/*以分号间隔各个函数依赖*/String result = "";for(FunctionalDependence fd : fds){result += fd.toString() + ";";}return result;}public static FunctionalDependenceSet of(String fmtstr){//通过输入"A->B;A,B->C;C->D"这样的字符串创建函数依赖集FunctionalDependenceSet fds = new FunctionalDependenceSet();String[] temp = fmtstr.split(";");for(String i : temp){FunctionalDependence fd = FunctionalDependence.of(i);fds.add(fd);}return fds;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (!(o instanceof FunctionalDependenceSet)) return false;FunctionalDependenceSet that = (FunctionalDependenceSet) o;return Objects.equals(fds, that.fds);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(fds);}public Set<String> attributeClosure(Set<String> attribute){//求某一属性的闭包Set<String> result = new HashSet<>(attribute);boolean changed = true;while (changed){//当结果集发生改变changed = false;for (FunctionalDependence fd : fds){//对结果集中每一个函数依赖进行检查if (result.containsAll(fd.getLeft()) && !result.containsAll(fd.getRight())){//如果函数依赖左边集合为结果集的子集且右边集合不是子集，则将右边集合加入结果集。并更改changed状态result.addAll(fd.getRight());changed = true;}}}return result;}public  FunctionalDependenceSet closure(){FunctionalDependenceSet result = new FunctionalDependenceSet();//1.得到函数依赖集中的所有属性Set<String> allAttributes = getAllAttributes();//2.得到所有属性的子集Set<Set<String>> attSubSet = subSet(allAttributes);//3.将每一个子集作为left，求他的属性闭包for(Set<String> left : attSubSet){Set<String> attClosure = attributeClosure(left);//4.然后再将该属性的闭包求子集，将子集作为right，将（left->right）加入函数依赖集Set<Set<String>> attClosureSubSet = subSet(attClosure);for(Set<String> right : attClosureSubSet){result.add(new FunctionalDependence(left, right));}}return result;}public Set<String> getAllAttributes() {Set<String> allAttributes = new HashSet<>();for(FunctionalDependence fd : fds){allAttributes.addAll(fd.getRight());allAttributes.addAll(fd.getLeft());}return allAttributes;}public boolean isSuperKey(Set<String> attribute){if(attributeClosure(attribute).equals(getAllAttributes())){return  true;}return false;}public boolean isCandidateKey(Set<String> attribute){if(isSuperKey(attribute)){Set<Set<String>> subSet = subSet(attribute);for(Set<String> i : subSet){if(isSuperKey(i) && !i.equals(attribute)) {return false;}}return true;}return false;}public static void control(){System.out.println("请按“A->B;B->C;A,B->D”的格式输入函数依赖：");Scanner scanner = new Scanner(System.in);String fmtstr = scanner.nextLine();FunctionalDependenceSet fds = FunctionalDependenceSet.of(fmtstr);System.out.println("请输入需要求闭包属性集，以end结束属性集的输入：");while(true){String line = scanner.nextLine();Set<String> allAttribute = fds.getAllAttributes();if(line.equals("end")) break;if(!allAttribute.contains(line)) System.out.println("输入的属性集不存在");else {Set<String> attribute = new HashSet<>();attribute.add(line);Set<String> attClosure = fds.attributeClosure(attribute);System.out.println("属性集" + line + "的闭包为" + attClosure);}}System.out.println("函数依赖的闭包为：" + fds.closure());}}

把之前在main函数里写的用来测试的代码写进了control方法。

4.写在后面

每个方法都是经过test的，只要没粘贴错应该可以直接运行的。代码单纯的是为了实现函数依赖集闭包的求取，因此健全性等不是很好（请按要求输入），仅作为学习参考啦~
体验到面向对象的好处和特点之后，刚接触炉石传说的我突然有、、想尝试用java代码模拟一下炉石传说，帮我过砰砰计划的解密关哈哈哈哈哈（dbq我太菜了后面的关越来越难过了。不过…怎么样设计类及类之间的关系才能达到一场游戏的效果可真是个难题，虽然刚考过软件系统分析与体系架构设计的课，但想真正的自己写一个有点模样的project的确不容易啊（我知道csdn下载里有源码but我目前不想冲VIP，嗯，我要自己试着写写。
暑假干巴爹