软件构造 Lab2_哈工大软件构造lab2-优快云博客

本次实验聚焦抽象数据类型（ADT）的设计、规约、测试与实现，运用面向对象编程技术。涵盖git仓库操作、Graph类及相关子类的实现与泛型化，还包括GraphPoet的实现与测试。此外，使用实现的Graph重写社交网络任务，设计并实现了下棋游戏的ADT及主程序，同时介绍了测试方案。

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实验目标：
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（abstraction
function）
⚫ 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。

实验任务：

Get the code and prepare Git repository
git仓库代码：
git init 创建仓库
git add * 添加仓库文件
git commit -m “lab2” 添加信息
git remote add origin url 添加远程库信息
git push -u origin master 上传内容

Poetic Walks

Test Graph
本问要完成测试，只需修改graph中的构造函数就可以完成测试。
在这里插入图片描述
改为生成子类即可。

Implement Graph
Implement ConcreteEdgesGraph
本小问在于实现ConcreteEdgesGraph类。
在这里插入图片描述
题目给了我们点的集合和边的列表，储存各自信息，我们只要实现接口函数即可。
先实现边类

有以下三个内部属性：头节点、尾节点、权重，组成。
之后，主类有如下六个函数特别需要实现：
1、添加点
在这里插入图片描述
2、设置边

3、从点集合中删去点

4、获取点集合

5、获取某点连接的下一节点的Map

6、获取某点连接的上一节点的Map

Implement ConcreteVerticesGraph
本小问要求实现ConcreteVerticesGraph类，同样是实现接口函数，只不过这次只给了边的列表。
在这里插入图片描述
本次的节点类内部属性如下：

由一个标志量和两个分别用于查找上一节点和下一节点的Map组成。
函数具体实现与上一问大同小异，略去。

Implement generic Graph
本问要求将String类型的输入参数改为泛型编程。
首先，在Graph类下，类声明处为Graph：
在这里插入图片描述
将Graph类中的需要修改为泛型的String类型变量都改为L泛型即可完成本问。

Make the implementations generic
同上，要求改为泛型编程。
将ConcreteEdgesGraph类的声明改为ConcreteEdgesGraph，
ConcreteVerticesGraph类也进行如上操作。
在这里插入图片描述

之后，将两个类中的需要修改为泛型的String类型变量都改为L泛型即可完成本问。

Implement Graph.empty()
实现Graph.empty()函数
代码如下：
在这里插入图片描述
这里生成ConcreteEdgesGraph类，以进行之后的test和GraphPoet。

Poetic walks
Test GraphPoet
本问要求写出测试。
在这里插入图片描述
我这里的测试采用mit网页上提供的测试样例，该样例可以检验编写的GraphPoet的大部分功能。

Implement GraphPoet
本问要求实现GraphPoet。
有以下两个函数需要实现：
1、读取模板
使用FileInputStream进行文件读取。
在这里插入图片描述
实现的思路是读取所有文本内容后，将文本分割成单词，把单词使用P1中实现的Graph来保存下来，weight就是两个单词连接的次数。

2、按模板补全诗
在这里插入图片描述
实现的思路是读取输入的内容，进行分割，按顺序与模板中的词进行以下匹配：若前后两个输入的词都在模板中，且夹着某个词，就将所夹的词填入内容中；若这样的词有多个，则选择weight最大的一个填入。按照这个思路，即可进行诗的补全。

Graph poetry slam
本小问实现main函数。
在这里插入图片描述
main函数与mit提供的模板。

2、Re-implement the Social Network in Lab1
本任务是要使用P1中实现的Graph来重写Lab1的任务。

FriendshipGraph类
具体实现的代码如下：
在这里插入图片描述
FriendshipGraph类此处继承ConcreteEdgesGraph类，泛型此处应用为Person类。
大部分需要的功能在ConcreteEdgesGraph类中都实现了，我们只要添加getDistance的函数即可。
这里使用BFS，搜索到第一个与目标相同的对象时走的距离即是Distance，返回即可。
若未找到就返回-1以提示错误。

Person类
Person类里我只给了两个属性：

String name;
int dis;

name用于辨识不同的Person。
dis方便BFS搜索。

客户端main()
main函数使用Lab1中案例。
在这里插入图片描述
将添加点的函数改为add，添加边的函数改为set，权重设置为1即可。

测试用例

此处我的测试用例选用的是Lab1的测试用例，与上一小问的情况相似，只要修改添加点的函数和添加边的函数即可。在这里插入图片描述

测试用例覆盖了除了main函数外的绝大部分的代码。在这里插入图片描述

3、Playing Chess
ADT设计/实现方案
Ⅰ、接口：
此处我设计了两个接口：
Piece 和 Action。
Piece接口负责棋子的操作，有以下三个：放置到目标位置，获取潜在的有效位置，获取操控者。具体的传入参数和返回值信息见以下代码：
在这里插入图片描述
（补充说明：放置到目标位置需要获取潜在有效位置来确认目标位置是否合法）
Action接口负责Player的操作，有以下四个：放置新棋子（用于围棋）、移动棋子（用于国际象棋）、查询目标位置信息、输出双方棋子数。具体的传入参数和返回值见以下代码。
在这里插入图片描述
设计了哪些ADT（接口、类），各自的rep和实现，各自的mutability/ immutability说明、AF、RI、safety from rep exposure。
必要时请使用UML class diagram（请自学）描述你设计的各ADT间的关系。

Ⅱ、类
一、Position，位置类
内部存储位置坐标信息（横坐标、纵坐标值）与该位置棋子信息以及所属棋盘信息。
在这里插入图片描述

二、Board，棋盘类
内部存储Position的二维数组和棋盘规模信息。
在这里插入图片描述

三、设计两个棋子的大类，实现Piece接口。
1、GoPiece，为围棋的棋子类
围棋判断是否是潜在目标位置的方法是：遍历一遍棋盘上所有的位置，若某个位置没有被占用，则是潜在目标位置。
下子之后调用checkRep函数，查询所下位置上下左右四个位置，若四个位置有对方棋子被包围，则提子。
提子函数是将棋子信息从对应Position中抹除，对应Position回到未被占用状态。

2、ChessPiece，为国际象棋的棋子类
该类为不同类型的棋子的父类，只实现下子函数，而没有实现获取潜在的有效位置的函数。具体的潜在位置获取的实现交给子类。
该类负责实现下子、吃子函数，吃子函数的实现方法是目标抹除目标位置的棋子信息，改为自己。
子类：
①Pawn: 兵，直走斜吃的三个位置是潜在目标位置。
②Rook: 车，直走不越子的所有位置是潜在位置。
③Knight: 马，日字格的至多八个位置是潜在位置。
④Bishop: 相/主教，斜走不越子的所有位置是潜在位置。
⑤Queen: 后，直走斜走不越子的所有位置是潜在位置。
⑥King: 王，直走斜走一格内违背占有的位置是潜在位置。
如此就实现了国际象棋的所有棋子类。

四、Player类实现Action接口：
1、放置新棋子：生成一个新的围棋棋子，调用其放置函数放置到目标位置。
2、移动棋子：选取初始位置的棋子，调用其放置函数放置到目标位置。
3、查询目标位置信息：输出目标位置坐标、占有棋子类型、操控者信息。
4、输出双方棋子数：遍历棋盘上所有位置，统计双方棋子个数并输出。

五、MyChessAndGoGame类
用于实现控制台交互，并实现main函数。
在这里插入图片描述