哈工大软件构造lab1小结

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

前言
问题一
- 使用的库
- 异常处理机制
- 字符串内容检查
- 写入文件
问题二
- problem 3：画一个正方形
- problem 5:画一个多边形
- problem 6:计算轴承
- problem 7：计算凸包
- problem 8：个人艺术
问题三
- 设计/实现Person类
- 设计/实现FriendshipGraph类
总结

前言

本次实验作者收获了很多关于java编程的知识，在这里和大家分享一下。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

问题一

使用的库

import java.util.Scanner;
import java.io.*;...
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
String str = null;
while ((str = br.readLine()) != null) {...}
br.close();...Scanner input = new Scanner(System.in);
...
input.close();

不用把所有相关的知识掌握，把自己需要的代码掌握就行。
只需要记住：

1.   BufferedReader的readLine方法是一种高效读取文件的方法
适合读取矩阵等数据
一次读取最多读8192个字符，**遇到换行符时返回**2.    创建的scanner对象调用下列方法（函数）,读取用户在命令行输入的各种数据类型　　
next.Byte(),    nextDouble(),   nextFloat   ,nextInt(), nextLine()  ,nextLong() ,nextShot()

上述方法执行时都会造成堵塞**,等待用户在命令行输入数据回车确认**

上面提到的scanner的用法和文件操作就是比较简单的操作，读者可以把这些代码直接拿来使用。

异常处理机制

try {...} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}

异常检测我们这里推荐使用try catch语句，使用框架参考上面的代码，注意下面几点：

1.   如果 try 语句块中发生异常，那么一个相应的异常对象就会被拋出，然后 catch 语句就会依据所拋出异常对象的类型进行捕获，并处理。处理之后，程序会跳过 try 语句块中剩余的语句，***转到 catch 语句块后面的第一条语句开始执行。***
2.  Java处理异常的方式是中断处理(停止java虚拟机JVM)。常用的异常有：   1、空指针异常类：    NullPointerException2、数据类型转换异常：ClassCastException3、没有访问权限：IllegalAccessException4、方法的参数错误：IllegalArgumentException5、数组下标越界异常：IndexOutOfBoundsException6、文件已结束异常：EOFException7、文件未找到异常：FileNotFoundException8、字符串转换为数字异常：NumberFormatException9、指定的类不存在： ClassNotFoundException10、实例化异常：InstantiationException

字符串内容检查

if (string.matches("[0-9]+")) {...} elsereturn false;

框架见上面，知识点：

1.   boolean matches(String regex)：
matches() 方法用于检测字符串是否匹配给定的正则表达式。
2.  参数：regex – 匹配字符串的正则表达式。

正则表达式怎么构造可以自己在网上学习，构造技巧也非常简单，这里不多加讲解了。

写入文件

  PrintWriter pw = new PrintWriter("...", "UTF_8");for (i = 0; i < n; i++) {for (j = 0; j < n; j++)pw.print(...);pw.println();}pw.close();

1.   java.io.PrintWriter是java中很常见的一个类，该类可用来创建一个文件并向文本文件写入数据。可以理解为java中的文件输出，java中的文件输入可以用java.io.File。
2.  只要记住：使用print类不会在文本末尾加上任何东西，如果需要分隔符应该手工添加，**使用println自动在字符串末尾加一个行分隔符，并清空缓冲区**(如果非要用print方法，记得要添上flush()方法以及换行符）

问题二

problem 3：画一个正方形

代码如下（示例）：

public static void drawSquare(Turtle turtle, int sideLength) {for(int i = 0; i < 4; i++) {turtle.forward(sideLength);turtle.turn(90);}}

代码很简单，就是向前移动和转弯，旋转角度为90度。使用上述模板（可以自己修改参数）画出来的图形是一个正多边形，旋转角度读者可以自己计算。

problem 5:画一个多边形

代码如下（示例）：

...
return (180.00*(sides - 2)) /sides ;
//已知边数，计算正多边形的内角度数
...
return (int)Math.round(360.00/(180.00-angle));
//已知内角度数，计算正多边形的边数
...

上面几个语句都是数学上的一些结论，大家看看就行。

problem 6:计算轴承

Angle = 450.00 - currentBearing - Math.toDegrees(Math.atan((float)(targetY - currentY) / (targetX - currentX)));

计算角度的方法非常简单，大家可以自行推导，注意上面使用到的两个函数：

1.   Java中Math.toDegrees()用于将**以弧度测量的角度转换为以度为单位的近似等效角度**,也就是将-π/2到π/2之间的弧度值转化为度。
2.  如果要将角度转成成弧度用Math.toRadians。
3.  Math.atan() 函数返回一个数值的反正切（以弧度为单位），也就是返回一个-π/2到π/2之间的弧度值

其他的就没什么难的点了。

problem 7：计算凸包

凸包算法非常常见，这里不多介绍，我们关注一个细节：

public static Set<Point> convexHull(Set<Point> points) {...
}

这个函数中我们用到了Set(集合）这个概念。关于集合，大家在上大学之前就有所了解，我们介绍下面几个java知识点：

1.   Set继承于Collection接口，是一个不允许出现重复元素，并且无序的集合，主要有HashSet和TreeSet两大实现类。1.1    HashSet是哈希表结构，主要利用HashMap的key来存储元素，当有元素插入的时候，**会计算元素的hashCode值，将元素插入到哈希表对应的位置中来；**1.2    TreeSet是红黑树结构，每一个元素都是树中的一个节点，插入的元素都会进行**排序**。TreeSet具有排序功能，分为自然排序(123456)和自定义排序两类。2.   关于尖括号：   <"T">是ageneric，通常可以读作"T型"。它取决于<>左边的类型实际意味着什么。
ex:
如果你看到例如ArrayList<Integer>：
那就意味着"An Array List of Integers"。
另一个例子是HashMap<String, Integer>，意思是"**带有String keys和Integer 值的 Map** "。

关于set的详细代码：见https://www.jianshu.com/p/b48c47a42916

problem 8：个人艺术

这个就比较随意了，可以根据个人喜好对图形进行设计：
包括颜色、大小、形状等等，具体代码就不介绍了。

问题三

我们对报告中要求的顺序略微改动一下，先设计person类，再设计FriendshipGraph类更加通顺。

设计/实现Person类

public class Person {public String name;...}
}

设计person类可以根据读者喜好自行改变，设计思路也非常简单，只需要保证包含名字这个必要元素即可。

设计/实现FriendshipGraph类

import java.util.*;
...
Map map = new HashMap();

首先是导入了一个常用工具包，并建立一个Map接口。知识点有：

1.   Map集合用于储存元素对，**Map储存的是一对键值（key和value）**，是通过key映射到它的value；
2.  HashMap是Map的实现类,**实现了 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据**，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null，不支持线程同步

这里我们建立HashMap的目的是实现检查重名的方法。

HashMap本身的功能相当强大，有兴趣的读者可以在这个网站对HashMap的功能进行查看：
https://www.runoob.com/java/java-hashmap.html

接下来我们关注数据结构：

public Person []vertexList = new Person[num];
private final int [][]relation = new int[num][num];

构建社交网络最初级的版本就是使用二维数组（矩阵），这里注意使用到的private和final:

1.   可以将实例字段定义为final，**这样的字段必须在构造对象时初始化，而且一经设置，在接下来的语句中不能修改**，这样使得数据被保护起来。
2.  方法可以调用这个方法的所属类的所有对象的私有数据
3.  如果不希望方法被修改，可以使用private关键字对方法进行标识，**如果你修改了实现方式，将不保证可用。**
4.   Java中引入private的类型，目的是为了防止类中的数据成员，在类的定义之外被修改。

// 添加节点public boolean addVertex(Person person) {...vertexList[num_of_verts++] = person;...}
// 将边加入关系矩阵中public boolean addEdge(Person person1, Person person2) {...start = get_index_of_ver(person1);end = get_index_of_ver(person2);relation[start][end] = 1;...}

这里我们提供了添加节点和边的代码，实现起来非常简单，只需要对数组和矩阵进行操作就行了。

最后我们关注最短路径问题的求解（最后的大boss反而早有了经典的算法）：
给出两种方案：

方案一：使用广搜，算法网上都有，不介绍了
方案二：Floyd算法，同上

总结

本次实验作者收获良多，文章写得生涩，如有建议欢迎提出。

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