软件构造 Lab2 实验报告

2021年春季学期
计算学部《软件构造》课程

Lab 2实验报告

姓名王雨宁
学号 1190201118
班号 1903006
电子邮件 1756840811@qq.com

手机号码 15953147100

1 实验目标概述 1
2 实验环境配置 1
3 实验过程 2
3.1 Poetic Walks 2
3.1.1 Get the code and prepare Git repository 2
3.1.2 Problem 1: Test Graph 2
3.1.3 Problem 2: Implement Graph 2
3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph 2
3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph 5
3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph 6
3.1.4.1 Make the implementations generic 6
3.1.4.2 Implement Graph.empty() 6
3.1.5 Problem 4: Poetic walks 7
3.1.5.1 Test GraphPoet 7
3.1.5.2 Implement GraphPoet 7
3.1.5.3 Graph poetry slam 8
3.1.6 使用Eclemma检查测试的代码覆盖度 9
3.1.7 Before you’re done 9
3.2 Re-implement the Social Network in Lab1 10
3.2.1 FriendshipGraph类 10
3.2.2 Person类 11
3.2.3 客户端main() 12
3.2.4 测试用例 12
3.2.5 提交至Git仓库 13
4 实验进度记录 13
5 实验过程中遇到的困难与解决途径 14
6 实验过程中收获的经验、教训、感想 14
6.1 实验过程中收获的经验和教训 14
6.2 针对以下方面的感受 14

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：
针对给定的应用问题，从问题描述中识别所需的ADT
设计ADT规约（pre-condition、post-condition）并评估规约的质量
根据ADT的规约设计测试用例；
ADT的泛型化；
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）
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）
测试ADT的实现并评估测试的覆盖度；
使用ADT及其实现，为应用问题开发程序；
在测试代码中，能够写出testing strategy并据此设计测试用例。
2 实验环境配置
创建实验仓库后，在本地使用git clone将仓库下载到本地，然后在本地，使用
git branch master
git checkout master
切换到master分支

在这里给出你的GitHub Lab2仓库的URL地址（Lab2-学号）。
https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab2-1190201118
3 实验过程
请仔细对照实验手册，针对三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（但千万不要把你的源代码全部粘贴过来！）。
3.1 Poetic Walks
在这里简要概述你对该任务的理解。
练习编写泛型类，联系编写ADT，注意其中的抽象函数，表示不变性，表示泄露。练习写规约。
3.1.1 Get the code and prepare Git repository
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。
访问指导书上的链接，Download Zip。
在GitHub创建实验仓库后，在本地使用git clone将仓库下载到本地，然后在本地，使用
git branch master
git checkout master
切换到master分支
3.1.2 Problem 1: Test Graph
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。
直接测试即可
3.1.3 Problem 2: Implement Graph
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。
3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph
对于Edge类
关于field，一个edge应有起点，终点，权重

抽象函数：一个Edge对象表示一条从source到target的权重weight的边
表示不变性：一条边的起点和终点不同，weight>0
表示泄露安全性：所有field都是私有的，且String和int是immutable的

由于field是私有的，需要观察函数来获得，对于immutable的field，直接返回即可。但是需要修改权重时，不能直接更改weight，所以采用创建一条新的边的方法，使用时需要用返回的新边来替换旧边。
（截图已修改为泛型类）
immutable类需要重写equals和hashCode函数，认为如果起点终点权重相等的边等价，hashCode采用起点终点权重的hashCode乘质数相加的方法。
（截图已修改为泛型类）
对于ConcreteEdgesGraph类，

由于vertices是可变的，直接返回不安全，所以vertices()函数返回vertices的一个deepcopy
注意每个边的两端必须在图中

在改变一条边的权重时，先在List中找到已存在的边的下标，然后用Edge对象的setWeight函数返回新的更改权重的边，替换之前的边。

测试时，重写抽象方法，生成ConcreteEdgeGraph对象，并调用方法构建graph，再调用观察方法与期望结果比较。注意查看代码覆盖，调整测试方法，来使测试更完善。
a green bar from JUnit and excellent code coverage from EclEmma.idea

3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph
对于Vertex类
field存储点的名字，出边和入边的另一端及权重
（截图已修改为泛型类）

由于outTargets和inSources是mutable的，所以观察时需要返回deepcopy防止被修改，这样它们只能被本类的方法修改。

在Vertex类中，设计
public void setInEdge(L source, int weight)
public void setOutEdge(L target, int weight)
public void removeSource(L v)
public void removeTarget(L v)
函数来修改点的入边和出边。
对于ConcreteVerticesGraph类

没有方法直接返回vertices，所以它是安全的。
注意每个边的两端必须在图中
每次修改边时，注意要同时修改两个点的属性。删除一个点时，要把其它所有点与其相连的边删除。
测试时，重写抽象方法，生成ConcreteEdgeGraph对象，并调用方法构建graph，再调用观察方法与期望结果比较。注意查看代码覆盖，调整测试方法，来使测试更完善。

a green bar from JUnit and excellent code coverage from EclEmma.idea

3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph
3.1.4.1 Make the implementations generic
如实验指导，所有改为，以及所有创建修改为泛型类的类（Edge和Vertex）的对象时，加上
3.1.4.2 Implement Graph.empty()

测试使用不同的类型

a green bar from JUnit and excellent code coverage from EclEmma.idea

3.1.5 Problem 4: Poetic walks
3.1.5.1 Test GraphPoet
测试时，生成GraphPoet对象，并使用一个文件存储corpus，来构建graph，测试toString与期望比较；再输入一个句子，生成输出与期望比较。注意查看代码覆盖，调整测试方法，来使测试更完善。

3.1.5.2 Implement GraphPoet
对于GraphPoet类，里面存储一张图，顶点为词语，边权重为Corpus中每个相邻词出现的次数。

注意每个词必然有至少一条边。
graph是mutable的，只能被构造器修改，即使用corpus构造时graph就固定了。

构造时，读入一行，拆分成词列表，依次遍历相邻的词，首先使用set函数删除边，返回值得到两词之前的权重，再用之前的权重加1重新设置该边。

应用时，先将输入拆分成词列表，依次遍历相邻的词，对每一对词，遍历graph的vertices，使用sources()和targets()查看两词是否分别在一个点的sources和targets中，如果成立，则得到一个桥，计算桥的权重，最终选择权重最大的桥，先记录坐标。

遍历完整个句子后，按坐标将原来的词和桥连起来得到输出

3.1.5.3 Graph poetry slam

3.1.6 使用Eclemma检查测试的代码覆盖度
a green bar from JUnit and excellent code coverage from EclEmma.

3.1.7 Before you’re done
请按照http://web.mit.edu/6.031/www/sp17/psets/ps2/#before_youre_done的说明，检查你的程序。
如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库。
git add *
git commit -m “ ”
git push
在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。

3.2 Re-implement the Social Network in Lab1
在这里简要概述你对该任务的理解。
由于要尽可能复用在3.1中的代码，所以考虑继承ConcreteEdgeGraph或ConcreteVerticesGraph，泛型类型替换为Person
3.2.1 FriendshipGraph类
给出你的设计和实现思路/过程/结果。
继承ConcreteVerticesGraph，由于父类私有属性只能由父类public方法修改，所以表示泄露安全。

representation invariant与父类相同。子类没有定义新的属性所以构造时只需调用父类构造函数。

addVertex调用父类add方法。利用返回值判断是否已存在，如果已存在输出提示信息。

addEdge方法调用父类的set方法，边权重永远为1。由于父类的set会将不存在的点添加到图中，而addEdge不希望这样，所以需要判断，如果不存在输出提示信息，不添加新点和边。

getDistance不需要修改原图，只需要调用父类的观察方法，得到点集，即需要的点的边集。使用广度优先搜索。如果参数不存在于图中，输出提示信息。

重写toString方法，调用父类的toString方法即可

3.2.2 Person类
给出你的设计和实现思路/过程/结果。
Person类只有一个属性name，表示人名

构造时就设置name，之后不能再修改

由于Person是immutable的，所以要重写equals和hashCode方法，根据要求，如果两个对象name相同，就判断为同一人；hashCode返回name的hashCode即可

另外，还要重写toString()方法

3.2.3 客户端main()
给出你的设计和实现思路/过程/结果。
根据要求，不变动Lab1的3.3节给出的客户端代码（例如main()中的代码）

3.2.4 测试用例
给出你的设计和实现思路/过程/结果。
测试时，生成FriendshipGraph对象，并调用方法构建graph，再调用观察方法与期望结果比较。注意查看代码覆盖，调整测试方法，来使测试更完善。
a green bar from JUnit and excellent code coverage from EclEmma.

（FriendshipGraph里有main()函数）

3.2.5 提交至Git仓库
如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab3仓库。
git add *
git commit -m “ ”
git push

在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。

4 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。
每次结束编程时，请向该表格中增加一行。不要事后胡乱填写。
不要嫌烦，该表格可帮助你汇总你在每个任务上付出的时间和精力，发现自己不擅长的任务，后续有意识的弥补。
日期时间段计划任务实际完成情况
2021.6.1 16:00-19:00 3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph 按计划完成
2021.6.1 20:00-22:00 3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph 超时完成
2021.6.2 16:00-17:00 3.1.4 Problem 3 按时完成
2021.6.2 19:00-21:00 3.1.4 Problem 4 按时完成
2021.6.6 14:00-14:30 3.2.2 Person类按时完成
2021.6.6 14:00-16:00 3.2.1 FriendshipGraph类
3.2.3客户端main() 按时完成
2021.6.6 18:00-20:00 3.2.4测试用例按时完成
2021.6.7 15:00-17:00 修改测试用例超时完成
5 实验过程中遇到的困难与解决途径
遇到的难点解决途径
测试用例的编写查看代码覆盖，对应修改
定义不明
有些定义后来才讲百度，看ppt
Set在遍历过程中，不能被修改百度，
遍历后再修改
6 实验过程中收获的经验、教训、感想
6.1 实验过程中收获的经验和教训
注意Set在遍历过程中，不能被修改
6.2 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？
直接面向应用场景编程，在别的任务不能复用。面向ADT编程，编程后需要根据任务修改。
(2) 使用泛型和不使用泛型的编程，对你来说有何差异？
使用泛型时，需要考虑泛型类型的特征，例如immutable
(3) 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？
测试用例更具普遍性，不会被代码限制住思路
不是很适应
(4) 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？
在别的场景下，不需要考虑ADT的内部实现，只需调用方法
(5) 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？
(6) 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？
保护ADT的安全性，防止被意想不到的修改，引起意想不到的错误。愿意
(7) 关于本实验的工作量、难度、deadline。
适中
(8) 《软件构造》课程进展到目前，你对该课程有何体会和建议？
希望增加课时

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