LAB1

目  录

1 实验目标概述... 1

2 实验环境配置... 1

3 实验过程... 1

3.1 Magic Squares. 2

3.1.1 isLegalMagicSquare().. 2

3.1.2 generateMagicSquare() 3

3.2 Turtle Graphics. 5

3.2.1 Problem 1: Clone and import 5

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare. 5

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons. 5

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings. 5

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls. 5

3.2.6 Problem 8: Personal art 6

3.2.7 Submitting. 6

3.3 Social Network. 6

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类... 6

3.3.2 设计/实现Person类... 7

3.3.3 设计/实现客户端代码main(). 8

3.3.4 设计/实现测试用例... 8

3.4 Tweet Tweet 10

3.4.1 Problem 1: Extracting data from tweets. 10

3.4.2 Problem 2: Filtering lists of tweets. 10

3.4.3 Problem 3: Inferring a social network. 10

3.4.4 Problem 4: Get smarter 10

4 实验进度记录... 10

5 实验过程当中遇到的困难与解决途径... 11

6 实验过程当中收获的经验、教训、感想... 11

6.1 实验过程当中收获的经验和教训... 11

6.2 针对如下方面的感觉... 11

 

 

 

1 实验目标概述

本次实验经过求解四个问题，训练基本 Java 编程技能，可以利用 Java OO 开。

发基本的功能模块，可以阅读理解已有代码框架并根据功能需求补全代码，可以。

为所开发的代码编写基本的测试程序并完成测试，初步保证所开发代码的正确性。

另外一方面，利用 Git 做为代码配置管理的工具，学会 Git 的基本使用方法。

基本的 Java OO 编程；

基于 Eclipse IDE 进行 Java 编程；

基于 JUnit 的测试；

基于 Git 的代码配置管理。

2 实验环境配置

简要陈述你配置本次实验所需开发、测试、运行环境的过程，必要时能够给出屏幕截图。

特别是要记录配置过程当中遇到的问题和困难，以及如何解决的。

1. 用eclipse在本地新建一个项目；
2. 在命令行中用“git init”新建库
3. 利用git remote add origin <url>将本地库和远程库连接
4. 将远程源中master分支的仓库拉到本地git push -u origin maste
5. Git add .打包本地项目
6. Git commit -m “20190301”为本地文件作标记
7. Git push origin master推送上仓库

在这里给出你的GitHub Lab1仓库的URL地址（Lab1-学号）:

https://github.com/ComputerScienceHIT/Lab1-1170400307

3 实验过程

请仔细对照实验手册，针对四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（但无需把你的源代码所有粘贴过来！）。

为了条理清晰，可根据须要在各节增长三级标题。

3.1 Magic Squares

问题理解：本问题要求实现判断一个nxn矩阵是不是一个幻方，而且理解一个针对n为奇数的幻方的生成算法。主要考察点：Java基本语法，文件读写，判断输入的合法性。

3.1.1 isLegalMagicSquare()

 

1.    读入文本。

InputStreamReader reader = new InputStreamReader(new FileInputStream(new File("src/P1/txt/" + fileName)),"UTF-8");

              BufferedReader stream = new BufferedReader(reader);

2检查有没有非法字符，对于本题来讲，合法的字符只有’0’到’9’和’\t’。

 if(test[i].contains(".") || test[i].contains("-"))

                            {

                            System.out.print("contais - or .");

                            return false;

                            }

3检查是否是方阵。检查每一行的字符数是否等于行数。

if(checkStrings.length!=row)

                            {

                            System.out.print("lines is not equal rows");

                            return false;

                            }

4以上条件都知足时再判断是否是幻方。

          for (int i = 0; i < row; i++) {

                     sum[i]=0;

                     checkStrings=test[i].split("\t");

                     if(checkStrings.length!=row)

                            {

                            System.out.print("lines is not equal rows");

                            return false;

                            }

                     for (int j = 0; j < checkStrings.length; j++) {

                            result[i][j]=Integer.valueOf(checkStrings[j]);

                     }

                     for (int j = 0; j < row; j++) {

                            sum[i]=sum[i]+result[i][j];

                     }

              }

              for (int i = 0; i < row; i++) {

                     sum[i+row]=0;

                     for (int j = 0; j < row; j++) {

                            sum[i+row]=sum[i+row]+result[j][i];

                     }

              }

              sum[2*row]=0;

              sum[2*row+1]=0;

              for(int i=0;i<row;i++)

              {

                     sum[2*row]=sum[2*row]+result[i][i];

                     sum[2*row+1]=sum[2*row+1]+result[i][row-1-i];

              }

              for (int i = 1; i <= 2*row+1; i++) {

                     if(sum[i-1]!=sum[i])

                            {

                            System.out.print("sums are not equal");

                            return false;

                            }

3.1.2 generateMagicSquare()

思路：使用罗伯法构造一个n为奇数的nxn幻方。罗伯法的算法为把1（或最小的数）放在第一行正中；按如下规律排列剩下的(n×n－1)个数：

（1）每个数放在前一个数的右上一格；

（2）若是这个数所要放的格已经超出了顶行那么就把它放在底行，仍然要放在右一列；

（3）若是这个数所要放的格已经超出了最右列那么就把它放在最左列，仍然要放在上一行；

（4）若是这个数所要放的格已经超出了顶行且超出了最右列，那么就把它放在底行且最左列；

（5）若是这个数所要放的格已经有数填入，那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内。

 

3.2 Turtle Graphics

该任务须要我去自主学习java的一个第三方画图方案Turtle，而且经过给出的现有的Turtle方法实现题目要求的画图任务，而且借助数学工具进行解题。

3.2.1 Problem 1: Clone and import

利用get clone命令行

3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

这个函数的功能是画一个正方形。须要调用两个方法foward(int units)向当前方向画直线，长度是输入的数字，单位是内部规定单位。turn(double degrees)按照顺时针方向旋转画图方向。

3.2.3 Problem 5: Drawing polygons

这个任务包含几个小任务。

（1）calculateRegularPolygonAngle 计算正多边形的内角，（边数-2）/sides。

（2）int calculatePolygonSidesFromAngle(double angle)

这个方法和上一个相似，根据角度计算正多边形边数。

（3）drawRegularPolygon ：调用calculateRegularPolygonAngle（sides）计算正多边形的内角为rotation，调用turtle.forward和turtle.turn进行前进和转向。

3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings

calculateBearingToPoint ：计算（当前点，当前朝向）构成的向量与（当前点，目标点）构成的向量之间的夹角，首先计算（当前点，目标点）构成的向量与y轴之间的tan，使用Math.atan2计算与y轴夹角，与当前朝向夹角（与y轴之间）做差计算两向量之间的夹角，须要注意负角变正角。

calculateBearings：对列表中的每两个相邻节点调用calculateBearingToPoint计算夹角。

3.2.5 Problem 7: Convex Hulls

这个是运用凸包算法。即对于一组输入的平面点集，求一个最小的集合组成的凸包，使这个凸包的全部点组成的凸多边形能够围着全部的点。

我采起的是gift-wrapping算法，这个算法形象的理解是，先选取一个一定在凸包里的点做为起点，这个点能够选取纵坐标最小的点（当存在多个纵坐标最小的点时，选取其中横坐标最小的点）。而后想象用一根绳子从起点出发，把平面上的全部点牢牢的围在一块儿，这条绳子上的拐点就是凸包上的点。

个人设计值得注意的几点是

1将输入的存放点集的set改为数组，方便操做

2经过向量叉积判断向量方位，例如A*B当A须要逆时针才能转向B时，A*B的值是正的。

3.2.6 Problem 8: Personal art

利用以下指令，借助函数改变绘画形状和颜色：

public static void drawPersonalArt(Turtle turtle) {

        for (int i = 0 ; i < 1500; i++) {

            turtle.forward(i/2);

            switch ((i/15) % 10) {

                case 0:turtle.color(PenColor.BLACK);break;

                case 1:turtle.color(PenColor.GRAY);break;

                case 2:turtle.color(PenColor.RED);break;

                case 3:turtle.color(PenColor.PINK);break;

                case 4:turtle.color(PenColor.ORANGE);break;

                case 5:turtle.color(PenColor.YELLOW);break;

                case 6:turtle.color(PenColor.GREEN);break;

                case 7:turtle.color(PenColor.CYAN);break;

                case 8:turtle.color(PenColor.BLUE);break;

                case 9:turtle.color(PenColor.MAGENTA);break;

            }

            turtle.turn(91);

        }

       }

3.2.7 Submitting

利用git push命令行

3.3 Social Network

该任务是须要我去创建一个图，经过输入搭建有向社交网，而且给出正确的输出，对非法输入进行正确的判断。

3.3.1 设计/实现FriendshipGraph类

我采用的是邻接表的展现结构，效率较高。在List类型内装入Person类型，并且每个Person内有List存储每个人的序号

对于求出两个person之间的距离，先调用方法 calculateDistance

       private void calculateDistance(Person name1){

           int size = name1.getIdSize();

           List<Integer> id = name1.getId();

           for(int i = 0; i < size; i ++){

               Person person = nameList.get(id.get(i));

               if(!person.getKnown()){

                   person.setDistance(name1.getDistance()+1);

                   person.setKnown(true);

                   calculateDistance(person);

               }else{

                   if(name1.getDistance()+1<person.getDistance()){

                    person.setDistance(name1.getDistance()+1);

                   }

               }

           }

       }

这个方法以一个person为起点进行深度优先搜索，标记搜索过的点，并记录距起始搜索点的距离，而后经过getDistance方法得到两个person之间的信息，若是另外一个person的distance是0，说明是同一个点，若是未搜索到，说明无关系，返回-1。

3.3.2 设计/实现Person类

Person设计尽可能知足如下几点

1成员变量设置成private，成员变量的访问是经过成员方法进行的

2知足FreindshipGraph的要求

如下是源代码

public class Person{

    private String name;

    private boolean known;

    private int distance;

    private List<Integer> id = new ArrayList<>();

    public boolean getKnown(){

        return known;

    }

    public int getDistance(){

        return distance;

    }

    public void setDistance(int Distance){

        this.distance = Distance;

    }

    public String getName() {

        return name;

    }

    public void setKnown(boolean flag){

        known = flag;

    }

    public List<Integer> getId(){

        return id;

    }

 

    public int getIdSize(){

        return id.size();

    }

    public boolean existId(int id){

        if(this.id.contains(id)){

            return true;

        }

        return false;

    }

    public void setId(int p) {

           Integer P = new Integer(p);

           this.id.add(P);

    }

    public Person(String name){

        this.name = name;

    }

}

3.3.3 设计/实现客户端代码main()

客户端代码实验文档已经提供

          FriendshipGraph graph = new FriendshipGraph();

          Person rachel = new Person("rachel");

          Person ross = new Person("ross");

          Person ben = new Person("ben");

          Person kramer = new Person("kramer");

          graph.addVertex(rachel);

          graph.addVertex(ross);

          graph.addVertex(ben);

          graph.addVertex(kramer);

          graph.addEdge(rachel, ross);

          graph.addEdge(ross, rachel);

          graph.addEdge(ross, ben);

          graph.addEdge(ben, ross);

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,ross));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,ben));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,rachel));

          System.out.println(graph.getDistance(rachel,kramer));

3.3.4 设计/实现测试用例

主要对计算距离的算法进行了测试。

public void GetDistanceTest() {

              FriendshipGraph graph = new FriendshipGraph();

              Person rachel = new Person("Rachel");

              Person ross = new Person("Ross");

              Person ben = new Person("Ben");

              Person kramer = new Person("Kramer");

              Person abc = new Person("abc");

              Person def = new Person("def");

              Person hij = new Person("hij");

              Person lmn = new Person("lmn");

              graph.addVertex(rachel);

              graph.addVertex(ross);

              graph.addVertex(ben);

              graph.addVertex(kramer);

              graph.addVertex(abc);

              graph.addVertex(def);

              graph.addVertex(hij);

              graph.addVertex(lmn);

              graph.addEdge(rachel, ross);

              graph.addEdge(ross, rachel);

              graph.addEdge(ross, ben);

              graph.addEdge(ben, ross);

              graph.addEdge(rachel, def);

              graph.addEdge(def, rachel);

              graph.addEdge(abc, ross);

              graph.addEdge(ross, abc);

              graph.addEdge(hij, ross);

              graph.addEdge(ross, hij);

              graph.addEdge(lmn, ben);

              graph.addEdge(ben, lmn);

              assertEquals(1, graph.getDistance(rachel, ross));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, ben));

              assertEquals(0, graph.getDistance(rachel, rachel));

              assertEquals(-1, graph.getDistance(rachel, kramer));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, abc));

              assertEquals(1, graph.getDistance(rachel, def));

              assertEquals(2, graph.getDistance(rachel, hij));

              assertEquals(3, graph.getDistance(rachel, lmn));

       }

3.4 Tweet Tweet

3.4.1 Problem 1: Extracting data from tweets

getTimespan：

若是tweets为空则将当前时间做为始末时间点构造Timespan，不然调用getEarliestTime和getLatestTime分别得到全部tweets中的最先发表时间和最晚发表时间构造Timespan。时间比较调用Time.isBefore和Time.isAfter函数。

getMentionedUsers

检测tweet的text部分，先找到字符@，而后检测@前一个字符，当不是有效字符时，记录@后面的有效字符，便是咱们要找的字符串。

3.4.2 Problem 2: Filtering lists of tweets

writtenBy：for循环检查全部tweet，获取username，而后和咱们的字符串比较，相等即匹配成功。

inTimespan：利用Time.isBefore和Time.isAfter进行比较。

containing：先利用toLowerCase函数把推文内容和待查找字符串都转化为小写字母形式，而后直接调用contains函数进行检查。

3.4.3 Problem 3: Inferring a social network

guessFollowGraph：第一种证据思路是若是一名author在tweet中@过其余人，那么该author就会follow这些被@的人。扫描每条tweet，调用Extract.getMentionedUsers提取出该条tweet中全部被@到的人，将这些人加入到Map[author]->Set<Stirng>中。

public static List<String> influencers(Map<String, Set<String>> followsGraph)

influencers：按照社交网络的影响力（follow数目）对全部user进行排名。首先根据followsGraph统计每一个人的follow数目，再对每一个人的follow数目进行排名。

3.4.4 Problem 4: Get smarter

我采用的是最简单的寻找推文中的话题，利用话题的集合程度来表达两我的之间关系的亲密。

算法上和之间的寻找@的人物十分相似，咱们的主要目的是但愿找到两个具备相同话题的人，若是在此基础之上，两我的又有互相@的行为，咱们就能够断定为他们的关系不该该局限于“互相影响上面”，而有多是其余关系，例如朋友。

4 实验进度记录

请使用表格方式记录你的进度状况，以超过半小时的连续编程时间为一行。

日期	时间段	任务	实际完成状况
2019-3-1	15:45-17:30	配置好实验环境和编译器	按计划完成
2019-3-5	15:45-17:30	完成项目1	延期1小时完成
2019-3-7	15:45-17:30	完成项目2	遇到困难，未完成
2019-3-10	15:45-17:30	完成项目3	提早一小时完成
2019-3-15	15:45-17:30	完成项目4	遇到困难，求助谷歌
2019-3-17	15:45-17:30	完成实验报告	按计划完成

5 实验过程当中遇到的困难与解决途径

遇到的难点	解决途径
对git使用不清楚	仔细阅读《git中文使用手册》
对于JAVA基本语法不熟悉	仔细学习《JAVA编程思想》
题目有点难度，错误比较多	逐次调试，改正bug

6 实验过程当中收获的经验、教训、感想

6.1 实验过程当中收获的经验和教训

1.关于JAVA的一些基础知识不会，网上也没有适合的资料，学习的过程浪费了一些时间。

2.题目是英文的，阅读起来有些难度，须要借助于网络工具，不少时候对题意的理解也有问题，很难下手。

3.本身的代码写的不好，没有章法，没有明确的思路，结构也很混乱，只能保证答案正确。

6.2 针对如下方面的感觉

(1)   Java编程语言是否对你的口味？

JAVA是世界上最好的编程语言。

(2)   关于Eclipse IDE

Eclipse是世界上最好的IDE。

(3)   关于Git和GitHub

Git和GitHub是世界上最好的代码交流项目。

(4)   关于CMU和MIT的做业

做业很难，作做业的过程很艰辛，经过作CMU和MIT的做业，我深入地认识到了本身和它们学生之间的差距，怪不得我考不上CMU和MIT。

(5)   关于本实验的工做量、难度、deadline

作完以后感受难度仍是有点大的，主要缘由在于本身第一次用JAVA，关于语法和算法的基础知识属于现学现用，，只能照葫芦画瓢，很艰难。

(6)   关于初接触“软件构造”课程

上课的内容和实验的内容有必定差距，不少实验内容要自学，目前基础太差，之后须要更加努力。