OO规格作业总结

一、

1.JML语言理论基础

    JML，全称为Java Modeling Language，根据名字可以容易的知道JML是对Java程序进行规格化设计的一门语言。JML是一种行为接口规格语言，可用于指定Java模块的行为。它结合了Eiffel的契约方法设计和Larch系列接口规范语言的基于模型的规范方法，以及细化演算的一些元素。

    通过对JML的阅读，我们可以了解一个方法的前提和作用结果，以及其产生的副作用。

示例：

 1     /*@ normal_behavior
 2       @ requires (\exists Path path; path.isValid() && containsPath(path); path.containsNode(fromNodeId)) &&
 3       @          (\exists Path path; path.isValid() && containsPath(path); path.containsNode(toNodeId));
 4       @ assignable \nothing;
 5       @ ensures (fromNodeId != toNodeId) ==> \result == (\exists int[] npath; npath.length >= 2 && npath[0] == fromNodeId && npath[npath.length - 1] == toNodeId;
 6       @                     (\forall int i; 0 <= i && (i < npath.length - 1); containsEdge(npath[i], npath[i + 1])));
 7       @ ensures (fromNodeId == toNodeId) ==> \result == true;
 8       @ also
 9       @ exceptional_behavior
10       @ signals (NodeIdNotFoundException e) (\forall Path path; containsPath(path); !path.containsNode(fromNodeId)); 
11       @ signals (NodeIdNotFoundException e) (\forall Path path; containsPath(path); !path.containsNode(toNodeId));
12       @*/
13     public boolean isConnected(int fromNodeId, int toNodeId) throws NodeIdNotFoundException;

    normal_behavior是正常方法的作用；

    exceptional_behavior是抛出异常；

    requires是一些要求，在本例中，要求存在包含了fromNodeId、toNodeId的有效路径，否则抛出相应的异常

    assignable是产生的副作用，在本例中无副作用（\nothing）

    ensures是方法结束后满足的状态，在本例是判断了fromNodeId与toNodeId是否连通。

2.应用工具链

    官方网站中，提供了断言检查编译器（jmlc）、单元测试工具（jmlunit），以及了解JML规范的javadoc（jmldoc）。实际使用中，我们常常使用OpenJML检查JML的规范性，使用JMLUnit或者JMLUnitNG生成数据测试代码。

二、JMLUnit测试

测试代码：

 

 1 public class Atest {
 2     public int add(int a, int b) {
 3         return a + b;
 4     }
 5     public int sub(int a, int b) {
 6         return a - b;
 7     }
 8     public int multi(int a, int b) {
 9         return a * b;
10     }
11     public int div(int a, int b) {
12         return a / b;
13     }
14     public int and(int a, int b) {
15         return a & b;
16     }
17     public int or(int a, int b) {
18         return a | b;
19     }
20 }

 

测试结果：

三、架构设计

1.第一次作业：

 

第一次作业比较简单，只需要按照JML描述补充相应代码即可。

Path类中，利用ArrayList存储path的具体结点情况，利用HashSet存储path中存在的结点。

PathContainer类中，用一个int型变量产生path的id，每次加入一条路径，id++。用HashMap存储路径，key为path的id，value为path。用HashMap存储所有的结点，key为结点，value为该结点的数目。本次作业最容易产生复杂度的方法就是getDistinctCount。我采取的做法是在每次改变路径时，即增加或删去一条path时，调用相关的adddistinct(Path)、subdistinct(Path)方法及时更新存储结点的HashMap，如此该HashMap的元素的数量便是所有不同结点的数量。

2.第二次作业：

 

 

本次作业在第一次作业的基础上新加入AdjacencyList类，实现邻接表，在每次改变图结构时通过addadjacency、subadjacency方法更新邻接表。

AdjacencyList类：用一个HashMap实现邻接表，key为结点，value为存储该结点的邻接点的ArrayList，注意，ArrayList中可以出现相同的元素，因为一个结点可以通过不同的路径而与另一个结点邻接。add与remove方法用于更新邻接表。通过bfs实现了判断两结点是否连通的方法isConnected以及求两点的最短路径的shortestLength。

Graph类中只需调用其他类中已经实现的相关方法即完成目标。

3.第三次作业：

 

 

在本次作业中，相比第二次作业，主要是增加了带权值的图的最短“路径”。思路也很暴力，每次更新图时，通过Floyd更新最短路径、最低不满意度。

最低价格：先将所有不需要换乘的情况加入，再通过Floyd进行更新，每次对某个值进行更新相当于进行了一次换乘，则加上换乘的花费即可。

最低换乘次数：利用bfs，每次更新获得这一次换乘能到的所有站，直到找到目的地站即可。

最低不满意度：与最低价格类似。

联通块数目：每次改变路径时，更新联通块，联通块以一个HashMap存储，key为结点所在的块的序号，value为结点。每次更新时，先判断这条路径中是否存在已经知道块号的结点，已知则把所有结点放到该块中，没有则新建一个块（增加块号）。

四、bug以及修复情况

1. 1. 第一次作业：强测中CPU TIME爆炸，主要是distinctcount方法复杂度太高，修复后，引入HashMap存储某个结点的数目，并将复杂度分散到每次改变图结构时。例如，在addPath时，增加结点数目。

       1 　　public int addPath(Path path) {
       2         if (path != null && path.isValid()) {
       3             if (!this.containsPath(path)) {
       4                 this.pathHashMap.put(id, path);
       5                 id++;
       6                 this.adddistinct(path);
       7                 return id - 1;
       8             } else {
       9                 try {
      10                     return this.getPathId(path);
      11                 } catch (PathNotFoundException e) {
      12                     return 0;
      13                 }
      14             }
      15         } else {
      16             return 0;
      17         }
      18     }

      第6行即this.adddistinct(path)可实现目的，具体方法代码如下。

       1     private void adddistinct(Path path) {
       2         for (Iterator nodes = path.iterator(); nodes.hasNext();) {
       3             int node = (Integer) nodes.next();
       4             if (this.nodeamount.containsKey(node)) {
       5                 this.nodeamount.replace(node, this.nodeamount.get(node) + 1);
       6             } else {
       7                 this.nodeamount.put(node, 1);
       8             }
       9         }
      10     }

2. 第二次作业：未发现bug。
3. 第三次作业：依然是CPU TIME爆炸，据我分析是Floyd的原因，尤其是求最低价格和最低不满意度时，修复需要引入新方法来实现相关函数，借鉴讨论区中提出的拆点的方法。

五、心得体会

本次作业，我第一次接触了规格以及JML，同时经历了配置OpenJML的痛苦。我认为，一定要多与其他人沟通，对于其他人的方法进行思考，是否比自己的复杂度更低。本次作业，我的面向对象思想更进一步，不再像以前的作业次次重构，本单元也是由于作业的特点，我重构的部分并不是很多，大多数是在原来基础上增添一点点方法即可。JML作为规格语言，在描述程序功能方面的作用很大，掌握好规格，更有利于完善自己的架构能力。总体来说，我认为本单元我的收获非常多，进步也很大，要继续保持。

转载于:https://www.cnblogs.com/jerryleeo/p/10902494.html