針對某次活動（例如哈工大學生代表大會），需要從一群候選人中選出若幹人，作為代表參加活動。在該選舉中，提前確定一部分候選人，投票人從已確定的候選人中選取，不可提名新的候選人。計劃選出的代表數量是提前確定的。投票人針對每個候選人匿名選擇“支持、反對、棄權”之一，但選擇“支持”的人數不能高於計劃選出的代表數量，否則為非法票。所有投票人的權重均相等。

③ 聚餐點菜（DinnerOrder）

一群人去餐館就餐，需要從該餐館提供的菜單中選擇若幹道菜，點菜的數量要大於等於就餐總人數，且小於總人數+5。每個人針對菜單上的每一道菜實名錶達自己的喜好（喜歡、不喜歡、無所謂），選擇這三個選項的數目無限制。不同人的身份不同，其偏好的影響力會有所不同（例如家庭聚餐時，老人的權重更大、子女的權重更小，見下表黃色部分）。所有人表達觀點之後，根據影響力加權計票（喜歡、不喜歡、無所謂分別得分2、0、1），取總得分最高的前k道菜。

3.1.2 共性需求

3.1.3 差異

3.2 ADT識別與設計

3.2.1 任務1：投票類型VoteType

（1）測試策略

根據VoteType中方法的spec，對checkLegality和getScoreByOption方法進行設計測試。

checkLegality():

通過對已有的投票類型和未出現的投票類型進行checkLegality的正確性測試。

getScoreByOption():

給定的投票選項的名稱，通過測試其getScoreByOption返回的值是否與給定值相等進行正確性的判斷。

（2）欄位和方法

① spec規約

<1> Rep Invariants

選項應該至少有2個，每個選項的長度不超過5，且不允許出現空格。

<2> Abstract Function

使用options實現的函數對應關係的映射。

<3> Safety from Rep Exposure

必要時使用防禦性拷貝防止表示泄露。

② 欄位：

<1> private Map<String, Integer> options = new HashMap<>();

key表示選項名字，value表示該選項所對應的權重。

<2> private String support;

用來記錄哪個選項表示支持。

③ 方法：

<1> private boolean checkRep()

檢查不變性：如果有選項名稱長度超過5或者少於兩個選項，則返回false，否則返回true。

<2> public VoteType()

預設使用“支持”(1)|“反對”(-1)|“棄權”(0)這三種投票選項。

<3> public VoteType(Map<String, Integer> origin)

傳入一個給定的Map類型參數，建立一個VoteType類型的對象。

<4> public VoteType(String regex)

根據滿足特定語法規則的字元串，創建一個投票類型對象。

<5> public boolean checkLegality(String option)

判斷一個投票選項是否合法（用於Poll中對選票的合法性檢查）。

<6> public int getScoreByOption

根據一個投票選項，得到其對應的分數。

<7> public String getSupport()

返回VoteType中的支持選項的選項名。

（3）測試結果

測試結果運行如下：

3.2.2 投票項VoteItem<C>

（1）測試策略

根據VoteItem中方法的spec，對getCandidate和getVoteValue方法進行設計測試。

getCandidate():

給定一個投票項，通過觀察調用getCandidate()返回值是否為給定的candidate。

getVoteValue():

給定一個投票項，通過觀察調用getVoteValue()返回值是否為給定的value。

（2）欄位和方法

① spec規約

<1> Rep Invariants

選項名稱不允許出現空格。

<2> Abstract Function

投票選項對候選人類型及String類型的映射

<3> Safety from Rep Exposure

欄位使用private，必要時使用防禦性拷貝防止表示泄露。

② 欄位

<1> private C candidate

本投票項所針對的候選對象

<2> private String value;

對候選對象的具體投票選項，例如“支持”、“反對”等

③ 方法

<1> private boolean checkRep()

檢查不變性：如果有選項名稱長度超過5或者出現空格，則返回false，否則返回true。

<2> public VoteItem(C candidate, String value)

創建一個投票項對象

<3> public String getVoteValue()

得到該投票選項的具體投票項

<4> public C getCandidate()

得到該投票選項所對應的候選人

（3）測試結果

測試結果運行如下：

3.2.3 任務3：選票Vote

（1）測試策略

根據VoteItem中方法的spec，對getCandidate和getVoteValue方法進行設計測試。

getCandidate():

給定一個投票項，通過觀察調用getCandidate()返回值是否為給定的candidate。

getVoteValue():

給定一個投票項，通過觀察調用getVoteValue()返回值是否為給定的value。

（2）欄位和方法

① spec規約

<1> Rep Invariants

合法的voteItem

<2> Abstract Function

對應到自己的成員變數

<3> Safety from Rep Exposure

rep均為private，採用防禦式拷貝

② 欄位

<1> static private int num

已經產生了多少票，用於為id計數

<2> private int id;

用於標記投票的序號

<3> private Set<VoteItem<C>> voteItems

一個投票人對所有候選對象的投票項集合

<4> private Calendar date

投票時間

③方法

<1>public Vote(Set<VoteItem<C>> voteItems)

創建一個選票對象

<2>public Set<VoteItem<C>> getVoteItems()

查詢該選票中包含的所有投票項

<3>public boolean candidateIncluded(C candidate)

一個特定候選人是否包含本選票中

（3）測試結果

測試結果運行如下：

3.2.4 任務4：投票活動Poll<C>的測試

（1）測試策略：

由於Poll<C>介面中的方法均為void類型，故採用getter方法對其操作結果進行觀察，比較與預期結果是否相同，通過此策略進行測試。

（2）測試方法：

① setInfo()

② addCandidates()

③ addVoters()

④ addVote()

3.2.5 任務5：投票活動Poll<C>的實現類GeneralPollImpl

（1）spec規約

<1> Rep Invariants
quantity為整數
<2> Abstract Function
映射到實際的一次投票活動
<3> Safety from Rep Exposure
用protected防止泄露和必要的防禦性拷貝

（2）欄位和方法

① rep

<1> 投票活動的名稱
protected String name;
<2> 投票活動發起的時間
protected Calendar date;
<3> 候選對象集合
protected List<C> candidates;
<4> 投票人集合，key為投票人，value為其在本次投票中所占權重
protected Map<Voter, Double> voters;
<5> 擬選出的候選對象最大數量
protected int quantity = Integer.MAX_VALUE;
<6> 本次投票擬採用的投票類型（合法選項及各自對應的分數）
protected VoteType voteType;
<7> 所有選票集合
protected Set<Vote<C>> votes = new HashSet<>();
<8> 計票結果，key為候選對象，value為其得分
protected Map<C, Double> statistics;
<9> 遴選結果，key為候選對象，value為其排序位次
protected Map<C, Double> results;
<10> 非法選票的集合
protected Set<Vote<C>> illegalVotes = new HashSet<>();

② 方法

<1> private boolean checkRep()

檢查不變數：quantity需要大於0

<2> public void setInfo(String name, Calendar date, VoteType type, int quantity)

設置投票活動的相關信息

<3> public void addVoters(Map<Voter, Double> voters)

向投票活動中添加voters及其對應的權重

<4> public void addCandidates(List<C> candidates)

向投票活動中添加candidates

<5> protected boolean isLegal(Vote<C> vote)

檢查投票是否合法

<6> public void addVote(Vote<C> vote)

想投票活動中添加選票

<7> protected boolean checkVotes(Set<Vote<C>> votes)

檢查票的合法性

<8> public void statistics(StatisticsStrategy<C> ss)

按規則計票

<9> public void selection(SelectionStrategy<C> ss)

按規則遴選

<10> public String result()

輸出遴選結果

<11> 額外構造的輔助方向（如getter方法）如下

public void accept(Visitor visitor);
public String getName();
public Calendar getDate();
public Set<Vote<C>> getVotes();
public Map<Voter, Double> getVoters();
public Set<Vote<C>> getIllegalVotes();
public List<C> getCandidates();
public int getQuantity();
public VoteType getVoteType();
public String toString();

（3）測試結果

測試結果如下：

3.2.6 任務6：投票活動Poll<C>的子類型

（1）BusinessVoting

需要重寫addVote和checkVotes方法

候選對象數量只能為1，必須為實名投票，在計算得票時還需考慮投票人所占權重。

① addVote方法重寫如下：

先檢查vote是否為實名投票，再檢查vote是否合法，若vote不合法或者voters中未包含該vote的投票人，則將該選票列入illegalVotes集合中。

② checkVotes方法重寫如下：

對於votes中的每一個vote，如果vote的voter不包含在該投票活動poll的voters中，則將該選票列入illegalVotes集合中。若在已投票的投票人集合votedVoter中包含了該voter，則將該投票人列入reVoters中，併在之後的計票活動中將重覆投票的voter的選票不計入在內。

（2）Election

需要檢查一個投票人投的支持票總數是否小於等於候選對象數量，該投票活動支持匿名投票。所有投票人的權重均相同。

① 增添一個新方法supportCount

用於返回一個選票內的贊成票數量。

② 重寫addVote方法：

對vote進行判斷，如果vote非法，則將其加入非法選票集合illegalVotes。如果該投票人投的支持票數量大於候選人數量，也將其加入非法選票集合illegalVotes。

（3）DinnerOrder

需要重寫addVote和checkVotes方法

必須為實名投票，在計算得票時還需考慮投票人所占權重。

① addVote方法重寫如下：

先檢查vote是否為實名投票，再檢查vote是否合法，若vote不合法或者voters中未包含該vote的投票人，則將該選票列入illegalVotes集合中。

② checkVotes方法重寫如下：

（4）測試結果

① BusinessVotingTest

Junit測試結果如下：

② ElectionTest

Junit測試結果如下：

③ DinnerOrderTest

Junit測試結果如下：

3.3 ADT行為的設計與實現

3.3.1 任務7：合法性檢查

GeneralPollImpl中將合法性檢查的行為抽取到一個單獨的方法isLegal之中進行合法性檢查：

對一張選票的各投票選項進行考察，若投票選項與候選人數目不相同，則返回非法值false。

之後對投票選項進行遍歷每一個投票，若所投票的對象不包含在本次投票的候選人之中，或者投票的類型與所投值不相符號，則返回非法值false。

在addVote方法中對isLegal方法進行調用即可：

並將isLegal判斷所對應的非法選票加入到非法選票的集合illegalVotes中。

3.3.2 任務8：採用Strategy設計模式實現靈活的計票規則

（1）BusinessStatistics計票規則

遍歷Vote<Proposal>類型的votes集合中的每一張選票vote。若vote在非法選票集合illegalVotes中，則不計入該選票。

由於BusinessVoting是實名投票，故需要獲取投票人的權重以便進行最終結果的計算。

對每一張選票vote的每一個投票選項VoteItem<Proposal>進行遍歷，在還沒進行遍歷之前先對議案的結果進行初始化，如果投票選項的值為正數，則表示支持，通過加權計入相應proposal的計票結果中。

（2）ElectionStatistics計票規則

遍歷Vote<Person>類型的votes集合中的每一張選票vote。若vote在非法選票集合illegalVotes中，則不計入該選票。

由於Election是匿名投票，所以不需要獲取投票人的權重等信息。

對每一張選票vote的每一個投票選項VoteItem<Proposal>進行遍歷，在還沒進行遍歷之前先對議案的結果進行初始化，如果投票選項的值為正數，則表示支持，相加計入相應person的計票結果中。

（3）DinnerStatistics計票規則

遍歷Vote<Dish>類型的votes集合中的每一張選票vote。若vote在非法選票集合illegalVotes中，則不計入該選票。

由於DinnerOrder是實名投票，故需要獲取投票人的權重以便進行最終結果的計算。

對每一張選票vote的每一個投票選項VoteItem<Dish>進行遍歷，在還沒進行遍歷之前先對議案的結果進行初始化，對所給的投票值通過加權計入相應dish的計票結果中。

3.3.3 任務9：採用Strategy設計模式實現靈活的遴選規則

（1）BusinessSelection遴選規則

初始化proposal的占比為0.0，本規則對Business進行了擴展，可同時提出多個proposal而不僅限於一個proposal，以適應未來任務的要求。

若對應proposal的計票結果超過了2/3，則將其放入result中傳出給結果。即遴選出最終方案。

（2）ElectionSelection遴選規則

首先將所有候選人放入TreeSet中利用TreeSet進行排序：

Set<Person> set = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {
    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {
        if(statistics.get(o1) > statistics.get(o2)) return -1;
        else if(statistics.get(o1) < statistics.get(o2)) return 1;
        return o1.getName().compareTo(o2.getName());
    }
});
set.addAll(statistics.keySet());

Election要求根據支持票數量排序，前k個候選人當選；若有多個候選人的支持票數量相等而無法自然排出前k名，則僅有那些明確可進入前k名的人當選。

因此需要判斷第k名和第k+1名的分數是否相同，若得分不同，則取出這前k名作為最終結果傳遞給result輸出。若得分相同則需要從頭重新遍歷，取出前面與這第k名的分數不同的所有候選人Person，傳遞給result輸出。

double rank = 0.0, score = Integer.MIN_VALUE;
Iterator<Person> iterator = set.iterator();
for(int i = 0; i < Math.min(quantity, statistics.size()); i++) {
score = statistics.get(iterator.next());
}
if(!iterator.

哈工大軟體構造Lab3（2022）

1、實驗目標概述

2、實驗環境配置

2.1 實驗環境

2.2 GitHub Lab3倉庫的URL地址

3、實驗過程

3.1 待開發的三個應用場景

3.1.1 應用場景

3.1.2 共性需求

3.1.3 差異

3.2 ADT識別與設計

3.2.1 任務1：投票類型VoteType

3.2.2 投票項VoteItem<C>

3.2.3 任務3：選票Vote

3.2.4 任務4：投票活動Poll<C>的測試

3.2.5 任務5：投票活動Poll<C>的實現類GeneralPollImpl

3.2.6 任務6：投票活動Poll<C>的子類型

3.3 ADT行為的設計與實現

3.3.1 任務7：合法性檢查

3.3.2 任務8：採用Strategy設計模式實現靈活的計票規則

3.3.3 任務9：採用Strategy設計模式實現靈活的遴選規則