BUAAOO第三单元总结

Posted 2021-12-02 therp-gy

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JML 语言

　理论基础

　　JML(Java Modeling Language)是用于对Java程序进行规格化设计的一种表示语言。JML是一种行为接口规格语言（Behavior Interface Specification Language，BISL），基于Larch方法构建。它在Java代码中增加了一些符号，这些符号用来标识一个方法是干什么的，却并不关心它的实现。如果使用JML的话，我们就能够描述一个方法的预期的功能而不管他如何实现。通过这种方式，JML把过程性的思考延迟到方法设计中，从而扩展了面向对象设计的这个原则。
　　那么添加这些标记语言有什么好处呢：

• 能够更为精确地描述这些代码是做什么的

• 能够高效地发现和修正程序中的bug
   
• 可以在应用程序升级时降低引入bug的机会
   
• 可以提早发现客户代码对类的错误使用
   
• 可以提供与应用程序代码完全一致的JML格式的文档
   

　应用工具链

　　OpenJML：OpenJML is a program verification tool for Java programs that allows you to check the specifications of programs annotated in the Java Modeling Language.

　　JMLUnit：For each Java(TM) or JML source file, and for the top-level class or interface defined in that source file with the name of the source file, the commmand jmlunit, or the graphical user interface version jmlunit-gui , generates code for an abstract test oracle class, that can be used to test that class or interface with JUnit.

JMLUnitNG/JMLUnit测试用例

我使用了IDEA自带的插件进行简单的测试，简单流程如下

选择Test

一下是初始化和对size（）的简单测试

import com.oocourse.specs2.models.Graph;
import com.oocourse.specs2.models.Path;
import org.junit.After;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import static org.junit.Assert.*;

public class MyGraphTest {

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        int[] p1 = {1, 2, 3};
        int[] p2 = {1, 2, 3, 6};
        int[] p3 = { 2, 3, 4, 5};
        Path path1 = new MyPath(p1);
        Path path2 = new MyPath(p2);
        Path path3 = new MyPath(p3);
        Graph graphA = new MyGraph();
        graphA.addPath(path1);
        graphA.addPath(path2);
        graphA.addPath(path3);
        System.out.println("begin");
    }

    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        System.out.println("end");
    }

    @Test
    public void size() {
        Assert.assertEquals(1, graph.addPath(path1), 1);
    }

最后完成测试

 

程序架构

　第一次作业

第一次作业是让我们完成MyPath和MyPathContainer的构建。对MyPath的架构三次作业没有任何变化，使用普通int数组完成nodelist的存储，同时增加一个Hashmap用于存储不同的node，使得containsNode函数和getDistinctNodeCount函数的复杂度降到O（1）。所有函数实现起来都不难。

对MyPathContainer的实现，使用了三个Hashmap存储所有数据，分别是HashMap<Path, Integer> pmap，HashMap<Integer, Path> pidmap，HashMap<Integer, Integer> nodemap，三个map在add和remove时进行更新。pmap和pidmap使的查询是否有path和获取path的复杂度降低，而nodemap是用于统计所有不同的点的个数而使用。

　第二次作业

第二次作业是让我们完成MyPath和MyGraph的构建。对于MyPath没有任何改动。

对MyGraph，由于需要查询边，因此增加edgemap来用于查询。而对于查询两点是否连接的需求，我是用并查集操作，新增connectmap来对构建连接图，只要两个点的value相同就可以判断为连接。而对于getShortestPathLength函数，构建邻接表，使用广度优先遍历得到。以上几个map在每次add和remove的时候都会重新构建，且最短路径对每个点都会求出来，所以每次查询的复杂度都为O（1），但是在add和remove时候复杂度会非常高。

具体实现见下图

 　第三次作业

第三次作业是让我们完成MyPath和MyRailwaySystem的构建。MyPath多了getUnpleasantValue函数，但并没有大改动。

对MyRailwaySystem的构建，新增的getConnectedBlockCount函数直接在并查集的基础上统计有多少不同的value值就行了。而对于最少换乘，最低票价，最低不满意度，其实就是构建三个带不同权值的无向图，最少换乘图就是同一条Path的各个点都相连并设置权值为1，求出的结果减1。最低票价就是同一条Path各个点间算出需要的最低票价并加2就是权值，求出结果减2。最低不满意度就是同一条Path各个点间算出最低不满意度并加32就是权值，求出结果减32即可。这次我没有使用邻接表，而是构建了邻接矩阵，将各个点的id映射到邻接矩阵中，然后使用迪杰斯特拉算法求出最短路径，然后就得到了各个值。我也是在每次add和remove时就构建并算出全部的点对应的各项数据。

这三次作业一二次是直接叠加，但是第三次由于前两次考虑欠妥，重构过多，使得结构异常臃肿。

具体实现如下图

 

 

BUG修复

第一次作业的compareTo函数出现问题，因为我在比较的时候使用了两数相减和0比较，没有考虑溢出的情况，导致有较大的数据时就会产生错误的结果，因此我改成两数直接用if比大小就可以了。

第二次作业由于我将equal直接使用==代替，在比较两个点是否连接时，由于我的map的value为Integer类型，我直接使用==，在数据量大时会判定两个值相等的value为不相等，从而造成isConnected函数出错，间接造成getShortestPathLength出错，这个错误也使得我强测只拿了60分。

第三次作业我没有考虑当两个点相同时，价格和不满意度都返回0，我返回了错误的值导致错误。

心得体会

JML给我们带来的不仅仅只是一种规范化的语言，更是对整个架构的规范和思考，从怎么做到做什么，这是一种更高的层次。同时，利用JML和我们所写代码的结合，我们能进行更加高效和规范化的测试。然而我在这三次作业中做的还是太少，对JML的代码仅仅在于理解层次，用来方便写自己代码，对整个架构的理解还是太过于肤浅，这也导致了代码的复用性差，第三次重构的多，代码比较臃肿冗余，还有许多方面仍有欠缺。

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