面向对象第三单元总结

Posted 2021-06-02 oo博士

一、针对规格所采取的设计策略

　　本单元的所有设计都是围绕给出的规格来展开的，所以读懂规格、正确理解每条规格的意义，是完成设计的第一步。

　　1、“翻译”每一条规格

　　　　JML的语法规则我们已经学习过，所以想要看懂JML规格并不是难事，但我们要做的不只是看懂，而是要理解。

　　　　以第一次作业中Network类getPerson方法举例，其中一条规格如下：

      @ ensures (\\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].getId() == id && 
      @         \\result == people[i]);

　　　　如果直接用我们学过的JML语法解释它，会得到：“在people数组的所有元素中，存在某一个元素，它的getId()方法的返回值等于id，则返回true；否则返回false。”这样的表述虽然严谨，但不仅拗口，也难以直观地理解其含义；如果我们将它翻译成：“people数组中存在id属性值为id的对象，则返回true；否则返回false”，则会更加直观；甚至可以再抽象一些，翻译成：“ID信息值为id的人是否在人群中”。这样的理解方式能让我们快速理解每一条规格所存在的意义，再进一步结合其他的规格，理解整体的含义。

　　2、规格的整体理解

　　　　在正确理解每一条规格的基础上，如何将规格的含义相互结合，从整体的角度去考虑，是我们下一步要做的事。

　　　　以第一次作业中Network类queryBlockSum方法举例，规格如下：

    /*@ ensures \\result == 
      @         (\\sum int i; 0 <= i && i < people.length && 
      @         (\\forall int j; 0 <= j && j < i; !isCircle(people[i].getId(), people[j].getId()));
      @         1);
      @*/

　　　　如果只看这个方法的规格，我们要实现它必然会用到isCircle函数；但我们可以先读懂isCircle函数的规格，它的含义是：在不报错的情况下，查询两个人在关系网中是否存在一条路径。从queryBlockSum方法的规格中也能看出，它在调用idCircle函数时不会出现报错的情况，由此一来，queryBlockSum方法的实现就能脱离对isCircle方法的依赖，直接理解为查询关系网中连通分量的个数。

 

二、基于规格的测试方法

　　本单元的作业中规格的存在，为我们提供的测试的基础思路。因为我们的目的就是“正确地实现所有的规格”，所以在规格中的代码其实就可以理解为基础的测试代码。对于一些操作简单的方法，我们可以直接参照规格写测试代码；而对于像queryBlockSum这类考验整体架构设计的方法，需要结合整体设计来针对性地设计测试代码。

 

三、容器的选择和使用经验

　　在前几个单元中我们用的最多的容器大多是ArrayList，因为它实现了大多数基于有序数组的各种常用操作，对于已经熟悉C语言数组的我们来说非常容易上手；但在本单元的作业中，我们容易发现以下特点：1、不管是Person、Group还是Message等类型的对象，都有一个唯一标识自己的属性：id；2、需要容器的地方大多数不需要存储各元素之间的顺序关系。基于以上两点，我们可以以id为索引（key值），使用HashMap来存储数据。因为HashMap的查询操作时间复杂度只有O(1)，而整个规格中又存在大量基于id的查询操作，所以本单元的作业笔者个人几乎是清一色地使用了HashMap容器。

 

四、性能问题分析

　　第一次的作业中，笔者在互测中发现了其他人的性能问题：主要是在queryBlockSum方法上，由于此方法调用次数非常大，每次都去遍历的话一定会超时。解决办法也挺简单，使用并查集的结构对连通分量的数量进行缓存即可。

　　后两次作业我并没有发现比较突出的性能问题。