oop課程4-6次作業小結

来源:https://www.cnblogs.com/WanLongPing/p/18239798
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目錄

（1）前言

`
  第四次題目集主要是對答題判斷程式3的進一步改進，增加了對題目類的拆分，需要使用繼承的方式來實現各個種類的題目之間的聯繫，但是難度不是很大，只需要對答題程式3稍作修改，區別各個Question的內部實現,既多選與填空的判題方法等，還是很好修改的。此外還有兩個有關迭代的小題目，不是很難但是讓我瞭解了對toString方法的使用，這些都對後續的題目具有啟發作用，是從答題判斷程式到家庭電路系統的過度，能夠讓我們更能適應新題面的到來。
  第五次題目集揭開了全新題面的大幕，面對智能家居的到來，我們也需要適應新潮流，針對家庭電路的控制進行模擬，本次主要進行了抽象類的實際使用，將電路中所有的電路設備進行抽象，所有的共同屬性都歸為一個大類，儲存了各種狀態和方法，在之後進行繼承與調用。只要確定好了方向，對於各個類的定義就自然會成型，測試點不難，很容易就能過，因為是第一次迭代，不用考慮得太多，只要能夠實現大致的功能就夠了，但是一定要在開始就確定好方向，不然很容易跌進思維陷阱。
  第六次題目集對第一次的家庭電路系統進行了第一次修改，增加了串聯和並聯類，從只有一條簡單串聯電路更新到了存在多條串聯和並聯電路，並使並聯類關聯到串聯類，並聯多條單獨的串聯類，類間關係更加複雜，電壓的計算更加多變。

（2）設計與分析

`

第四次作業(答題判題程式-4)

  新增多選和填空類，並將所有接收題目信息的方法全部移入Submission類中，類間關係更新為如下
Alt
Alt

新增多選類

  按題目要求，增加多選類，主要繼承和重寫了題目類的判題方法，具體實現為：
  for迴圈遍歷所有提交的答案，如果有與題目中某一個正確答案相同的選項，則設標誌flag為true，如果遍歷結束flag仍為false則證明所有答案都不符合，函數返回值0，代表所有選項都不匹配，答案錯誤。在遍歷結束後，判斷提交答案的數組長度是否小於正確答案的數組長度，如果為真，則證明提交的答案不全，函數返回2，代表半對。如果為假，則提交答案長度正好符合正確答案長度，且全部正確，即答案完全正確，函數返回1

新增填空類

  按題目要求，增加填空類，主要繼承和重寫了題目類的判題方法，具體實現如下：

public int check(String fillAns)
    {
        if(fillAns.matches("\\s*"))return 0;//無答案判錯,與測試點無關
        if(this.fillAns.matches(".*"+fillAns.trim()+".*"))
        {
            if(this.fillAns.equals(fillAns.trim()))
            {
                return 1;
            }
            return 2;
        }
        else return 0;
    }

如果提交答案存在於正確答案中，則繼續判斷是否完全相同，相同則函數返回1，代表答案完全正確，否則返回2，代表部分正確，再否則則返回0，代表答案錯誤。

第五次作業(家居強電電路模擬程式-1)

本次作業為第一次家庭電路的模擬，是一次全新項目的開始，題目要求模擬計算家庭220V電路下的設備電壓，實現各種電路設備之間的串並聯聯繫，可設置控制設備和受控設備兩種設備，使它們都繼承自電路設備類。類間關係設計如下：
Alt

Element類

  根據題目要求，設計所有電路設備的父類如下：

abstract class Element implements Comparable<Element>
{
    int id;
    String inPin;
    String outPin;
    Boolean inUsed;
    Boolean outUsed;
    double inVolt;
    double outVolt;

    public abstract String  getInPin();
    public abstract String  getOutPin();
    public abstract Boolean getInUsed();
    public abstract Boolean getOutUsed();
    public abstract void setInPin(String inPin);
    public abstract void setOutPin(String outPin);
    public abstract char getType();
}

  類中包含輸入引腳和輸出引腳，儲存另一個電路設備的引腳信息，在之後根據連接信息查找和搜索。並儲存了每個引腳的電壓，以便計算每個電路設備的電壓信息。

  Element類中包含抽象方法getType()，在排序方法compareTo()中調用，可以根據給定的順序排序所有Element的實例，具體實現如下：

public int compareTo(Element o)
  {
      String order = "KFLRBD";
      if(getType()==o.getType())
          return id-o.id;
      return order.indexOf(getType())-order.indexOf(o.getType());
  }

  根據下標索引相減，可以大量減少排序方法的代碼塊，使用父類的抽象方法，能夠極大縮減函數復用帶來的不必要重覆。還可以根據給定順序排序，即使順序更改，只需要修改一處便可適應新排序。

  與getType()相似，Element類中還包含toString()方法，子類定義時，便重寫該方法，使得最後輸出時只需要短短一個for迴圈遍歷輸出，直接使用System.out.println(e);即可輸出。

控制設備

開關#

public void changeState()
{
    state ^= 1;
}

  最簡單的控制設備，只有0和1兩種狀態，在切換狀態時可以使用異或運算簡化方法體。

分檔調速器#

  比開關多兩個狀態，設有position代表檔位(0~3)，因為檔位連續，可用數組存儲每個檔位的調速數據，設立私有數據域private final double[] gradeTimes = {0,0.3f,0.6f,0.9f};，在每次調速之後，用檔位對應下標，提取數據域中對應檔位的值，更新調速數據。

受控設備

白熾燈#

  根據題目要求，白熾燈的亮度隨電壓差呈線性變化，可求出方程式為L = 50 + (V-10) / 1.4，且電壓超過220和低於0時電壓不再變化，可寫出獲取亮度的方法如下：

public double getLighting()
{
    double volt = getAbsVolt();
    if(volt<=9)return 0;
    else if(volt>=220)return 200;
    else return 50 + (volt-10) / 1.4;
}

日光燈#

  根據題意，電壓不為0時亮度恆為180，否則亮度為0。獲取電壓的方法可簡化為一個三目運算符volt == 0 ? 0 : 180

弔扇#

  與白熾燈相似，弔扇的轉速與電壓差呈正比，可寫出獲取轉速的方法如下：

public double getSpeed()
{
    double volt = getAbsVolt();
    if(volt<80)return 0;
    else if(volt>150)return 360;
    else return 80 + 4.0 * (volt-80);
}

計算電壓(家庭電路類)

  最初設計時，考慮到題目給出各個引腳的數據，所以我在Element類中儲存了引腳的數據，記錄下了各個引腳通向的另一個引腳，於是在計算電壓的部分也利用了這部分數據，根據引腳的連通情況去進行搜索，每搜索到一個電器的同時去計算它的電壓情況，計算好電壓後，各個電器會在最後輸出階段自動調用已經寫好的方法，計算出需要輸出的數據。
  可是如何去遍歷搜索卻成為了一個難題，在一開始我便想得太複雜了，想著儲存了引腳的數據，就一定要用上，可是越往後做越發現，引腳的數據在這次迭代中根本用不到，其實刪除這部分數據的輸入捕獲，也能夠做到全對，可是考慮到之後可能會用，便仍接著遍歷搜索的思路去寫了。
  在計算電壓之前，先遍歷找出VCC引腳接在了哪個用電器上，並從該用電器作為出發點開始搜索計算。給出VCC所在的引腳和接入的電路設備，如果引腳為1，則將2引腳電壓更新，並將該引腳和與它連接的電路設備加入到隊列q中，然後進行下一次遍歷，反之依然。如果隊列q中沒有電路設備，則迴圈結束，如此搜索完一遍，便可以將所有引腳的電壓都計算出來，在得到所有引腳的電壓之後，便可以用電壓差計算出每個設備的電壓。由於我寫的太過繁瑣，就不展示出來了。大家可以自己去嘗試寫一下。

第六次作業(家居強電電路模擬程式-2)

Alt

Element類

  看到本次題面，我發現引腳還是沒有被用上，於是我一怒之下怒了一下，把引腳直接給刪除了()，Element類被修改為如下：

abstract class Element implements Comparable<Element>
{
    int id;
    double voltage;
    double resistance;//電阻
    final double EPS = 1e-10;
    final double INF = Double.POSITIVE_INFINITY;//1.78e+308
    abstract boolean canGo(Element e);
    public void updateVolt(double wholeResistance,double wholeVolt)
    {
        voltage = resistance * wholeVolt / wholeResistance;
    }
    public double getVolt()
    {
        return Math.abs(voltage);
    }
    public abstract char getType();
    @Override
    public int compareTo(Element o)
    {
        String order = "KFLBRDAHS";
        if(getType()==o.getType())
            return id-o.id;
        return order.indexOf(getType())-order.indexOf(o.getType());
    }
}

  由於本次迭代考慮了電阻，於是我將電阻的數據直接存放在Element類中，方便直接調用。考慮到電路斷路電阻為無窮大，我又在類中放了一個final類型的數據INF代表無窮大，在電路斷路時方便直接設置，並且該無窮大直接使用Double類中的無窮大，意為真正的無窮大。既然Double類中已經實現好了，自然要偷這個懶。並且類中還存放了另一個final類型的數據EPS，電壓電阻等數據為Double類型，計算時需要考慮精度問題，需要時可方便直接調用。
  在經過幾輪思考之後，Element中還新增了一個canGo的抽象方法，返回該電路設備是否能讓電流通過，對於所有的開關，canGo根據閉合狀態返回是否可通過；對於所有用電器，直接返回true，即使在之後要考慮電壓過大用電器會燒斷，也可以直接在該方法中修改返回值；對於所有串聯電路，只要電路中有一個元件的canGo方法返回了false，便直接返回false。對於並聯電路也同樣可以這樣思考，這便是根據實際情況，使用遞歸運算簡化了代碼的複雜度。

Light類

  抽象出所有燈的父類Light，由於所有燈都有亮度的數據，並且輸出時結構相似，於是在Light類中添加抽象方法getLighting()，並將所有燈的輸出方法放在Light類中，如此一來，便又一次降低了代碼量，增加了方法的復用度。

abstract class Light extends Electric
{
    public abstract double getLighting();
    @Override
    public String toString()
    {
        return "@"+getType()+id+":"+String.format("%.0f",Math.floor(getLighting()));
    }
}

Fan類

  與Light類似，本次添加了一種風扇，風扇種類便從1變為了2，所以可以抽象出Fan類，同樣具有所有風扇類都有的轉速屬性，並且輸出結構類似，於是添加抽象方法getSpeed()和toString()方法

abstract class Fan extends Electric
{
    public abstract double getSpeed();
    @Override
    public String toString()
    {
        return "@"+getType()+id+":"+String.format("%.0f",Math.floor(getSpeed()));
    }
}

（3）採坑心得

  由於考慮了引腳之間的連接，題目被我想得複雜化了，因此修改了很久都不對，太過複雜的連通關係總是把我繞進去，改卻總又改不對，最後還是要簡化，所以在一開始構思的時候不能想得太複雜，一切都要從簡，然後才去慢慢深入修改。
  還有就是一定要通篇檢查代碼，不要自以為某一段沒有問題就不去檢查，因為家庭電路系統-1題面中要求到要對電路設備進行排序，而答案提交之後也順利通過了，所以在第二次迭代中我就沒去檢查這段代碼，以至於一直修改其他地方分數卻保持不變，直到最後才開始懷疑。

（4）改進建議

  在之後的迭代中，我希望能夠引腳的部分重新加回來，但是不需要通過太複雜的代碼或是對代碼整體重新修改，就像是上面說的，不用一開始就想得複雜，而在之後通過打補丁的方式加入功能。也希望之後無論添加什麼功能，都能輕易修改好，隨後僅剩一點點的調試。

（5）總結

  抽象是步入java大門的一把利器，不僅在家庭電路模擬中，也能用在各個場景中。面向抽象編程，不需要在一開始就將功能全部設想到，而是利用抽象的特性，一步步具象化，這樣不僅代碼清晰，每一步需要考慮的東西也減少了，將一次不能夠完成的功能分佈展開，能夠在讓自己在每一步迭代中清晰的知道自己在這一次要完成什麼，也能讓自己寫代碼的效率提高。
  總的來說，這三次題目集又讓我學到了很多，希望之後的迭代不會超出我代碼的可變範圍。希望自己對代碼的掌控更加熟練。


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