2021年春季學期

計算學部《軟件構造》課程

Lab 1實驗報告

目錄

1. 實驗目標概述 3

2. 實驗環境配置 3

3. 實驗過程 6

3.1 Magic Squares 6

3.1.1 isLegalMagicSquare() 6

3.1.2 generateMagicSquare() 8

3.2 Turtle Graphics 10

3.2.1 Problem 1: Clone and import 10

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare 10

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons 11

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings 11

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls 12

3.2.6 Problem 8: Personal art 12

3.2.7 Submitting 14

3.3 Social Network 14

3.3.1 設計/實現FriendshipGraph類 14

3.3.2 設計/實現Person類 15

3.3.3 設計/實現客戶端代碼main() 16

3.3.4 設計/實現測試用例 17

4. 實驗進度記錄 18

5. 實驗過程中遇到的困難與解決途徑 19

6. 實驗過程中收獲的經驗、教訓、感想 19

6.1 實驗過程中收獲的經驗和教訓 19

6.2 針對以下方面的感受 19

實驗目標概述

本次實驗通過求解三個問題，訓練基本 Java 編程技能，能夠利用 Java OO 開
發基本的功能模塊，能夠閱讀理解已有代碼框架并根據功能需求補全代碼，能夠
為所開發的代碼編寫基本的測試程序并完成測試，初步保證所開發代碼的正確性。
另一方面，利用 Git 作為代碼配置管理的工具，學會 Git 的基本使用方法。

? 基本的 Java OO 編程

? 基于 Eclipse IDE 進行 Java 編程

? 基于 JUnit 的測試

? 基于 Git 的代碼配置管理

實驗環境配置

在這里給出你的GitHub Lab1倉庫的URL地址。

https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab1-1190200828

實驗過程

Magic Squares

該任務的目標：設計isLegalMagicSquare()函數，判定給定的幾個矩陣是否為magic
square；將給定的生成奇數階的magic
square的generateMagicSquare()函數作為靜態函數加入我的程序代碼中，將生成的矩陣存入6.txt并調用isLegalMagicSquare()判斷所生成的矩陣是否正確。該階段涉及到文件讀寫操作、對某些特定函數的調用（例如split等）、對部分異常的處理（例如矩陣中有負數、浮點數，或是行列數不相等）等。

isLegalMagicSquare()

1.根據實驗要求，我不能上來直接就去用magic矩陣的定義去判斷其正確性，即每行每列每個對角線的元素和都相等；而是應該先判斷給定的矩陣是否合理，即判斷行列數是否相等、矩陣中是否有浮點數、負數等。由此，我的想法是設置一個整型變量n = 0，對于txt文件先按行讀入，每讀入一行n++，直到讀完文件，此時n的值即為矩陣行數。然后，依舊是按行讀入文件，每讀入一行，將其存入String line中，并調用split(“\t”)將其分割并存入String[] line_cut，比較行數n與line_cut.length，不相等則輸出錯誤提示并返回false，后經過測試，當文件未用”\t”進行分割時，也會導n != line_cut.length，因此在這里一并輸出錯誤提示；然后判斷line_cut中的每一個元素是否都是正整數，按位尋訪line_cut，若出現某一位不在數字字符’0’-‘9’中，則輸出錯誤提示并返回false。綜上所述，即有如下代碼：

以上錯誤判斷完畢后，將讀入的文檔存入矩陣magic中，并按照magic矩陣定義進行測試，若不符合magic矩陣定義，則返回false。注意，在此過程中，并未輸出錯誤提示，表示矩陣本身不存在行列數不相等等錯誤。于是有以下代碼：

至此，isLegalMagicSquare()函數設計完畢；

結果展示：

generateMagicSquare()

程序代碼已經在ppt中給出，程序流程圖如下：

除該程序代碼外，需對該函數的輸入進行測試，以防輸入為偶數或負數。該測試在我的main函數中完成，輸入階數為負數或偶數或輸入階數小于2時輸出錯誤提示并予以重新輸入，但是，如果輸入根本并非整數，而是浮點數或字符時，則輸出錯誤提示且不允許重新輸入，于是有如下代碼：

除此之外，還需要在函數中加入文件寫入操作，將產生的magic矩陣存入6.txt以便于main函數中測試其生成的magic矩陣的正確性，添加的代碼如下：

結果展示：

Turtle Graphics

該任務的目標：clone已有的程序后，利用turtle按照要求畫圖，主要需要修改及再編程的是TurtleSoup類，其中的一些函數編程時需要結合我們已有的數學幾何知識、TurtleSoup類中的提示信息以及測試用的TurtleSoupTest類中的提示信息，最后可以發揮想象力進行自己的創作。

Problem 1: Clone and import

從github獲取代碼

由于clone出現問題，找不到實驗報告上給的那個鏈接，所以我進入該鏈接后，將代碼逐個復制到我的程序類中。

初始化本地倉庫

git init

Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

該函數需要實現：已知邊長，畫出邊長為指定數值的正方形。參數是海龜對象turtle和邊長sideLength。

循環執行，每次畫筆直行sideLength距離，然后畫筆方向旋轉90度，循環執行4次后即可得到所需要的正方形，函數代碼如下：

結果展示（sideLength = 40）：

Problem 5: Drawing polygons

首先，要求計算已知正多邊形邊數的內角度，該計算由已知公式可以推導，因此相關函數代碼如下：

根據正方形的畫法，只需要將畫筆的轉向角度設置為180 –
內角度數，循環多邊形邊數次數即可?？紤]到畫筆轉向既能是順時針又能是逆時針，故在此聲明：sides可為負數，且當sides為負整數時，代表著畫筆將逆時針旋轉，且旋轉度數為180
– 內角度數，并且取sides的絕對值為正多邊形邊數。函數代碼如下：

Problem 6: Calculating Bearings

首先，已知起點和當前朝向角度，要求起點到終點需要轉動的角度。根據幾何運算，得函數代碼如下：

上述問題的擴展：此時有若干個點，要求從第一個點開始到第二個點，再從第二個點到第三個點……以此類推每次轉向的角度。以起點為第一個點，循環n-1次，每次將第i+1號點設置為“終點”，通過上一個函數計算旋轉角度并存儲到List中，將下一次的“起點”用當前“終點”更新，繼續循環。程序代碼如下：

Problem 7: Convex Hulls

由凸包算法（CSDN（ConvexHull凸包算法之Gift-Wrapping_Innovative
Workstation-CSDN博客）上查閱），可得該函數代碼為：

Problem 8: Personal art

函數代碼：

結果展示：

Submitting

由于第一次提交時已經進行過初始化以及與我的云倉庫的關聯，本次提交中只需要添加文件、注釋以及提交三個步驟。

Social Network

該任務的目標：設計一張社交網絡無向圖，連接互為朋友的人與人，并且能計算任意兩人之間需要的最少的關聯路徑。于是，該問題為最短路徑問題，而構建的圖為無向無權圖，所以利用DFS深度優先遍歷即可得到兩點間的最短路徑。

設計/實現FriendshipGraph類

存儲圖中的人姓名的集合：

addVertex()函數：首先判斷Person
p是否在圖中，若已經存在于圖中，則輸出錯誤信息，程序結束；否則將p添加至person中。

addEdge()函數：在a、b的朋友列表里分別加入彼此。

getDistance()函數：DFS深度優先算法求最短路徑

設計/實現Person類

Person類包括：

Person()：包括這個人的名字p_name，這個人的朋友列表friends；

IsFriendOf(Person p)：在p_name的朋友列表里加入p；

設計/實現客戶端代碼main()

由ppt給出：

設計/實現測試用例

思想：將a通過addVertex()函數加入testGraph1中，b不加入，因此，測試用例為a在testGraph1.person中，b不在；

思想：將a、b通過addVertex()函數加入testGraph1中，調用addEdge()函數，在a、b加一條線，即關聯在一起，那么，a、b的朋友列表將包含彼此，因此測試用例中，a在b.friends中，b也在a.friends中；

思想：getDistance測試中應包括自己與自己、相互認識的兩人、相互不認識但是有中間人關聯的兩人以及互不相干的兩人；

測試結果：

至此，實驗設計結束。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的哈工大 软件构造Lab1的设计实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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