BUAA-OO第三单元：基于JML规格的程序设计

BUAA-OO第三单元：基于JML规格的程序设计

第三单元为根据JML规格语言进行编程，难度相对前两个单元有所下降，不过JML作为一个陌生的语言，在一开始理解它还是有一定的困难的，需要对照着手册不断查询，并且一些复杂的方法用JML语言描述出来是非常冗长的，作业体验有一丢丢差~

架构设计

hw9

UML图

代码架构及优化思路

第九次作业要求实现一个MyNetwork类，可以在其中添加人，即MyPerson类，在两个人之间可以添加关系并设置权值，即无向有权图，在课程组给出Runner类中会查询其中的相关数值。同时，我们需要自己实现相关异常的抛出，即UML图右边的Exception并打印相关信息。本次作业难度较小，只需对应课程租给出的规格书写即可，但所有方法全部暴力求解是有TLE风险，下面介绍一些优化思路。

并查集优化算法

在MyNetwork类中有isCircle方法，判断两个节点是否相连，我们可以采用bfs或dfs遍历，是O(V + E)的复杂度。同时，这里使用并查集算法，可以将查询复杂度降到O(1)。其思路如下：

我们可以将并查集理解为在某些节点中，它们两两之间都有一条路径可以到达彼此，我们便可以从这些节点中选择一个节点作为代表，或者作为祖先节点，如果有新的点加入进来，只需将其祖先节点设为这些节点中的某一个即可，因为递归查找某个节点的祖先节点最终都会得到同一个代表，可见下面的具体实现。因此，在判断两个节点是否连通，只需要查询其祖先节点是否一致即可，在初始时，将每个节点的祖先节点都设为自己。

public class Disjoint {
   
    private HashMap<Integer, Integer> path;
    private HashMap<Integer, Integer> depth;
    ...
    public void addPerson(int id) {
   
        if (!path.containsKey(id)) {
   
            path.put(id, id);
            depth.put(id, 0);
        }
    }

    public int find(int id) {
   
        int res = id;
        while (res != path.get(res)) {
   
            res = path.get(res);
        }
        int now = id;
        while (now != res) {
   
            int temp = path.get(now);
            path.replace(now, res);
            now = temp;
        }
        return res;
    }

    public int merge(int id1, int id2) {
   
        int res1 = find(id1);
        int res2 = find(id2);
        if (res1 == res2) {
   
            return 0;
        }
        path.put(res1, res2);
        return -1;
    }
    ...
}

并查集动态维护

然而，在对关系进行删除时，原来存在的并查集便需要重新构建，可以采用删除后重新对所有店遍历构建并查集的方法，这里采用了Yanna学姐博客的方法：

当在modifyRelation() 中检测到需要删掉某条边的时候，就对这条边的两个端点进行DFS 染色，通过判断染色结果来确定设左边点的 id 为 leftId，右边点的 id 为 rightId。

• 首先，将并查集中的 father[rightId] 设置为 null；
• 接着，DFS 遍历并查集将所有与点 leftId 相连的点的 father[] 标记为 leftId;
• 然后，检查并查集中的father[rightId] 是否为leftId。如果father[rightId] != leftId，则 blockSum++ ；反之，blockSum 不变。
• 最后，DFS 遍历并查集将所有与点 rightId 相连的点的 father[] 标记为 rightId。

具体实现如下：

private void MaintainDis(int id1, int id2) {
   
        disjoint.set(id2, id2);
        dfs(id1);
        if (disjoint.find(id2) == id1) {
   
            disjoint.set(id2, id1);