哈工大2021软件构造Lab2实验心得总结-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/graham_ella/article/details/118302600

在这里插入图片描述
课程实验用到的代码等放假后会上传到我的github上，
https://github.com/Graham-ella

2021年春季学期《软件构造》课程 Lab2 实验报告

姓名	Liang Hao
学号	xxxxxxxx
手机	xxxxxxxx
邮箱	3235962608@qq.com

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（abstractionfunction）
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

简要陈述你配置本次实验所需环境的过程，必要时可以给出屏幕截图。特别是要记录配置过程中遇到的问题和困难，以及如何解决的。

实验所需的环境在以前的学习中就已经配好。

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

这个实验的主要目的是测试 ADT 的规约设计和 ADT 的多种不同的实现，并练习 TDD 测试优先编程的编程习，在后面练习 ADT 的泛型化。

3.1.1 Get the code and prepare Git repository

从下图处获取所需代码，创建新的项目后按照要求建立目录。
在这里插入图片描述
git init初始化Git仓库，将已有的文件提交到本地仓库中，配置好远程仓库后，将本地仓库的内容push到远程仓库中。

3.1.2 Problem 1: Test Graph

设计测试Instance方法的testing strategy。主要对每一个需要测试的函数进行输入空间的划分，然后根据输入空间的划分以“最少一次覆盖”的策略进行测试。设计如下：

//boolean add(L vertex)
test add方法: 
graph:  1、graph为空
		2、graph非空
参数L vertex:  	1、新的节点
				2、已经存在graph中的点
					
//int set(L source,L target,int weight)
test set方法:
	graph:  1、graph为空
			2、graph非空
	参数L source:   1、source是新的节点
					2、source已经在graph中
	参数L target:   1、source是新的节点
					2、source已经在graph中
	参数int weight: 1、weight = 0
					2、weight > 0
					
//boolean remove(L vertex)
test remove方法:
	参数L vertex:   1、vertex为新的节点
					2、vertex已经在graph中,但没有节点和它相连
					3、vertex已经在graph中，且有节点和它相连
//Set<L> vertices()
test vertices方法:
graph:  1、graph是空图
            2、graph非空

//Map<L,Integer> sources(L target)
test sources方法：
	graph:  1、graph为空
			2、graph非空
	参数L target:   1、target是新的节点
					2、target是graph中的节点，但是没有边指向它
					3、target是graph中的节点，有边指向它
					
//Map<L,Integer> targets(L source)
test targets方法:
	graph:  1、graph为空
			2、graph非空
	参数L source:   1、source是新的节点
					2、source是graph中的点，但是没有边以它为起点
					3、source是graph中的点，且有边以它为起点

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。
这一部分主要是将 Graph实现两次，分别基于边为主和点为主来实现图的存储和基本操作。

3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph
1）edge类的设计
edge类的成员变量如下图所示：
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方法如下：

Edge	含参构造函数，利用传入的参数创建一条新的边
checkRep	检查不变量，边的权值>0，边的源顶点和目标顶点非空
getSource	返回边的源顶点
getTarget	返回边的目标顶点
getWeight	返回边的权值
toString	按照指定格式打印边，比如”a->b 权值为:1”

对于Abstraction function:
由source，target，weight组成的抽象数据型表示从源顶点到目标顶点具有权重的有向边
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对于Representation invariant:
weight > 0 source和target不为空

对于Safety from rep exposure:
变量都由private和final关键字修饰，类中并没有定义set方法，成员变量都不能从类外部获取或者赋值，保证了数组不会外泄。

2）Testing strategy for Edge
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3）实现Edge类和Edge类的测试
截取部分的代码如下：

4）ConcreteEdgesGraph类的设计
成员变量和成员函数如图所示：

对于Abstraction function:
vertices 表示图中的点 edges 表示图中的边，AF是从这两种抽象数据类型到一个对应有向图的映射
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对于Representation invariant:
顶点不能为空，边的权值要大于0

对于Safety from rep exposure:
vertices和 edges都用private和final关键字修饰，返回时利用防御性拷贝

5）实现ConcreteEdgesGraph类和它的测试
截取部分的代码如下：
在这里插入图片描述
6）运行测试
全部通过

覆盖率测试如下图所示，覆盖率高达100% :

3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph
1）Vertex类的设计
Vertex类的成员变量如图所示：

Vertex类的成员函数包括：

Vertex	含参构造函数，public Vertex(final String name)
Vertex	含参构造函数，public Vertex(final String name, final Map<String,Integer> connec)
checkRep	检查不变量，顶点的name不为空或者””，边的权值>0
getName	获取顶点名称
getConnec	获取顶点的边集
remove	删除这个源点的某条边
put	加边或者修改权值
getWeight	获取指定边的权值
toString	按指定格式打印

类的UML图如下图所示：
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对于Abstraction function:
代表有权值的有向边中的源点

对于Representation invariant:
顶点名不为空或者””，边的权值大于0
在这里插入图片描述

对于Safety from rep exposure:
name和connec都用private, final关键字修饰，函数返回时创建一个新的对象
在这里插入图片描述
2）Testing strategy for Vertex

3）实现Vertex类和它的测试
部分代码如图所示：

4）ConcreteVerticesGraph类的设计
UML图如下：

对于Abstraction function:
vertices到有向图的映射

对于Representation invariant:
vertices之间不能重复每个顶点的名字不为空每条边的权值大于0
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对于Safety from rep exposure:
vertices用private，final关键字修饰，返回时用防御性拷贝

4）实现ConcreteVerticesGraph类和它的测试
部分代码截图如下：

5）运行测试
测试全部通过

代码覆盖率高达100%

3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph

将已有的两个 Graph的实现改为Graph的泛型实现。

3.1.4.1 Make the implementations generic
将ConcreteEdgesGraph和ConcreteVerticesGraph都用泛型实现后，重新跑测试
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覆盖率依旧是100%

3.1.4.2 Implement Graph.empty()
1、选择ConcreteEdgesGraph 作为返回对象实现Graph.empty()函数:

2、测试GraphStaticTest
尝试label为long的情况：

尝试label为double的情况：

写完后运行测试，运行成功
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查看一下覆盖率，依旧是100%：

3.1.5 Problem 4: Poetic walks

这个问题一部分是用给的语料生成图，相邻的单词间用一条有向边连接，另一部分是给定一个输入字符串，通过在图中判断它们之间是否有bridge来对字符串进行扩充。

3.1.5.1 Test GraphPoet

Testing strategy:
    对于构造函数:
1、传入不存在的文件 
2、传入的文件为空
3、传入的语料文件只有一行单词 
4、传入具有多行的语料文件

    对于poem函数:
1、传入的字符串为null 
2、传入的字符串!=null，但只有一个单词 
    3、传入的字符串!=null，不止一个单词(还可以再设计根据权值选bridge的情形）

    对于toString函数:
1、graph为空 
2、graph不为空，但没有边 
3、graph有顶点有边

测试策略部分截图如下:
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3.1.5.2 Implement GraphPoet
1）GraphPoet的结构分析
UML图如下:

对于成员变量graph:

对于含参构造函数:
1、如果传入的文件不存在，catch异常，打印

2、如果文件存在，按行读入，根据要求生成对应的图

对于poem方法:
关键在于寻找bridge，当有多个符合要求的节点时，要选择权值大的。
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对于toString方法:
沿用ConcreteEdgesGraph.java中的打印方法

2）关于AF,RI和rep exposure

对于Abstraction function:
将文本文件转化成有向图，图的顶点就是文件中的单词，相邻单词在图中对应的顶点间有有向边
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对于Representation invariant:
图中的顶点不为空或者""，边的权值要大于0

对于Safety from rep exposure:
graph用private和final关键字修饰，返回参数时创建新的变量

3）类的实现
部分代码截图如下：

4）测试

对poem参数不同情况下的测试:
当传入的文件不存在时，控制台打印“传入的语料文件不存在!”
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当传入的语料库文件为空时，poem后的字符串和以前一样

下面是语料库有一行或多行字符串时的情况

对ToString在空图、图非空（只有顶点）、图非空（既有顶点，也有边）的情况下的测试:

对bridge按照权值大小选取的测试:
如下图所示，构造一个特殊的图，涉及到bridge的选择
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所有的测试结果:

覆盖率测试如下:

3.1.5.3 Graph poetry slam