南昌航空大学 22207208-贺凯凯第一次总结性Blog

一，前言
本项目中我们实现了一个模拟在线答题判分的程序，分为三次迭代，逐步扩展功能和复杂度。通过三次题目集的练习，我们从基本的答题判分系统开始，逐渐加入了多试卷、多学生、多题目管理等元素，最终形成一个多功能、多用户的答题管理系统。每个题目集中涉及的知识点包括输入处理、字符串解析、数据结构设计等，难度也从单一判题逐渐增加到复杂的试卷和学生信息的管理。题目数量递减，由5道题目递减到3道题目，但难度逐步递增。

二，设计与分析
1.题目集1第1题设计一个风扇Fan类
本题要求我们设计一个Fan类来表示风扇的各项属性和行为。我们将风扇的速度、是否开启、半径、颜色作为数据成员，并提供相应的构造方法、访问器、修改器以及字符串输出方法。下面是主要的设计和分析：
1.类的常量：定义SLOW、MEDIUM和FAST三个常量，分别用1、2、3表示不同的速度。这使得速度有更清晰的表达方式，便于调用。

2.数据成员：
speed：整型，表示风扇的速度，默认为SLOW。
on：布尔型，表示风扇的开关状态，默认为false。
radius：双精度浮点型，表示风扇的半径，默认为5。
color：字符串类型，表示风扇的颜色，默认为white。

3.构造方法：
无参构造方法：初始化风扇为默认状态。
有参构造方法：接收速度、开关状态、半径和颜色参数，自定义风扇属性。
4.访问器和修改器：提供每个数据成员的get和set方法，使数据成员符合封装性原则。

5.toString() 方法：根据风扇是否开启返回描述信息。如果风扇开启，返回速度、颜色、半径及“fan is on”；如果风扇关闭，返回速度、颜色、半径及“fan is off”。

6.测试用例：要求创建两个风扇对象，一个是无参构造的默认风扇Fan1，另一个是根据用户输入的属性创建的自定义风扇Fan2，并通过调用toString方法输出风扇信息。
类图

7.注意事项
需要注意toString()方法中的条件判断，确保风扇在不同状态下输出的描述信息符合题目要求。
构造方法中的参数应当被适当地初始化到类的相应字段中，并考虑到非法输入的检查，例如速度的值限制在1到3之间。
注意设计输出格式，使其与题目样例严格一致，避免因格式错误影响测试通过率。
8.主要执行代码
// 创建风扇对象并从用户输入中获取风扇的属性
Fan fan1 = new Fan();
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int speed = scanner.nextInt();
boolean on = scanner.nextBoolean();
double radius = scanner.nextDouble();
scanner.nextLine();
String color= scanner.next();

      // 使用用户输入的属性创建第二个风扇对象
      Fan fan2 = new Fan(speed,on,radius,color);

      // 输出两个风扇的信息
      System.out.println("-------\nDefault\n-------");
      System.out.println(fan1.tostring());
      System.out.println("-------\nMy Fan\n-------");
      System.out.println(fan2.tostring());

2.题目集1第5题答题判题程序-1
题目要求设计一个简易的答题系统，接收题目信息和用户答案，进行判题并输出结果。代码主要分为几个关键部分，包括读取题目信息、保存答题信息、判题、以及输出结果。

需求分析
输入：

题目数量：一个整数。
题目内容：每个题目包含题号、题目内容和标准答案，顺序不定。
答题信息：每题的答案，顺序与题目题号对应，后接"end"表示结束。

输出：

题目与用户答案：按照题目内容和用户答案顺序输出。
判题结果：输出“true”或“false”表示用户答案的正确性，顺序与题目题号一致。

代码结构与功能
代码通过几个类来管理题目和答案信息。

Main 类：主程序逻辑，负责读取输入并进行初始化。
Paper 类：用来存储所有题目。
Question 类：表示一个题目，包含题号、题目内容、标准答案，以及判题方法。
AnswerSheet 类：存储用户的答题信息并负责判题和输出。

代码详解
Main 类

Main类的main方法首先读取题目数量，并使用循环读取每道题目内容。
使用正则表达式拆分输入字符串，解析题号、题目内容、和标准答案，并添加到Paper实例中。
读取用户的答题信息，直到读取到"end"。将用户的答案与题号对应，存储在AnswerSheet实例中。

Paper 类
Paper类维护一个HashMap，存储每道题的题号和题目信息。
提供addQuestion方法用于保存题目，getAllQuestions方法用于获取所有题目。

Question 类
Question类用于存储题目的内容、标准答案及相关方法。
isStandardAnswer方法用于判断用户的答案是否正确.

AnswerSheet 类
AnswerSheet类包含用户的答题信息和判题结果。
addAnswer方法接收用户答案，存储到HashMap中。
judges方法遍历所有题目，并通过judge方法逐题判定正误，将结果存入jud列表。
output方法负责格式化输出题目内容、用户答案和判题结果。

关键逻辑
题目解析：使用正则表达式解析题目内容，split("#N:|#Q:|#A:")从原始字符串中提取题号、题目内容和标准答案。
判题：通过Question类中的isStandardAnswer方法判定每道题目的正误，结果存入List。
输出：output方法按要求格式化输出，每道题目和答题信息逐行显示，判题信息以“true”和“false”表示，按用户输入的顺序。
// 遍历试卷中的所有问题并对用户的答案进行判断
for (Question q : paper.getAllQuestions()) {
String givenAnswer = answer.get(q.getNum());//用户答案
jud.add(judge(givenAnswer,q));
}
类图
踩坑心得
在解析题目内容和答题信息时，使用正则表达式拆分字符串。若输入格式不规范（如多余空格、标记位置不对等），可能导致解析失败或抛出异常。

解决方案：
在使用正则表达式解析输入内容时，要确保去除多余空格，并捕获异常。trim()可以清除多余空格，同时增加异常处理，确保即便输入格式不严格，也能处理。
// 1. 读取题目数量
int questionCount = Integer.parseInt(scanner.nextLine().trim());
Paper paper = new Paper();
for (int i = 0; i < questionCount; i++) {
String line = scanner.nextLine().trim();
// 使用正则表达式解析题目信息
String[] parts = line.split("#N:|#Q:|#A:");
int num = Integer.parseInt(parts[1].trim());
String question = parts[2].trim();
String standardAnswer = parts[3].trim();
paper.addQuestion(num, question, standardAnswer);
}
改进建议
对于答案判断部分的改进，去除冗余方法：原来的 judge 方法只是调用 isStandardAnswer 方法，因此直接在 judges 方法中调用 isStandardAnswer 可以减少方法调用的开销。
添加错误处理：在判断答案的同时增加了对 givenAnswer 是否为空的判断，以避免潜在的空指针异常。
public void judges() {
// 遍历试卷中的所有问题并对用户的答案进行判断
for (Question q : paper.getAllQuestions()) {
String givenAnswer = answer.get(q.getNum());//用户答案
jud.add(judge(givenAnswer,q));
}

}
 public boolean judge(String answer,Question q){
    return q.isStandardAnswer(answer);
 }

改进后
public void judges() {
// 遍历试卷中的所有问题并对用户的答案进行判断
for (Question q : paper.getAllQuestions()) {
    String givenAnswer = answer.get(q.getNum()); // 用户答案
    // 使用安全的判断机制，避免空指针异常
    jud.add(givenAnswer != null && q.isStandardAnswer(givenAnswer));
}
}

3.题目集2第4题
本题基于前题（答题判题程序-1）的基础上进行扩展。核心任务是设计一个答题判题程序，增加试卷（TestPaper）和答卷（AnswerSheet）功能，以便通过多种输入信息动态生成考试题目、计算分数并输出判题结果。
1.主要设计：
输入信息的解析：新增了试卷信息（包含试卷号和题目分值）和答卷信息（包含试卷号和答案），并要求能处理题目、试卷、答卷混合顺序输入，支持题号缺失和分值不满100分的试卷。
判题和评分的灵活性：题目支持缺失题号，答卷支持题目答案数量与试卷不一致。分值不满100的试卷会触发警告但不影响正常判分。
面向对象设计的扩展性：为了适应新增的试卷和答卷信息，设计了题目类（Question）、试卷类（TestPaper）、答卷类（AnswerSheet），各类职责单一，方法清晰，便于维护和扩展。
2. 需求分析
输入：
题目信息：每行包含题号、题目内容和标准答案，顺序不定，题号可能缺失。
格式：#N:题目编号 #Q:题目内容 #A:标准答案
样例：#N:1 #Q:1+1= #A:2
试卷信息：每行代表一张试卷，包含试卷号、题目编号和题目分值。
格式：#T:试卷号题目编号-题目分值
样例：#T:1 1-5 2-8
答卷信息：每行包含一个试卷的答案，包含试卷号和该试卷题目的答案。
格式：#S:试卷号 #A:答案内容
样例：#S:1 #A:5 #A:22
输出：
试卷总分警示：若试卷总分不等于100分，则输出提示信息。

格式：alert: full score of test paper 试卷号 is not 100 points
题目与用户答案：按照题目顺序输出题目内容、用户答案和判题结果。

格式：题目内容~答案~判题结果（true/false）
判分信息：输出每道题目的得分和总分，按照输入顺序排列。

格式：题目得分1 题目得分2 ... ~ 总分
错误的试卷号提示：如果答案信息中的试卷号找不到，输出错误提示。

格式：the test paper number does not exist

代码结构与功能
代码采用面向对象的设计，共由四个主要类组成：Main 类、Question 类、TestPaper 类、AnswerSheet 类。

Main 类
主程序逻辑：负责读取题目信息、试卷信息、答卷信息的输入，对数据进行解析和初始化。
输入数据解析：根据前缀#N:, #T:, #S:判断信息类型并调用相应解析方法。
输出数据格式化：判定试卷总分，输出判题结果和答题总分。
Question 类
功能：表示一道题目，包含题号、题目内容和标准答案。
方法：
isCorrectAnswer(String answer)：判断用户答案是否正确。
TestPaper 类
功能：存储一张试卷的信息，包括试卷号和题目编号、题目分值。
方法：
addQuestion(int num, int score)：添加题目及其分值。
isFullScoreValid()：判断试卷总分是否为100分。
AnswerSheet 类
功能：存储答卷信息并负责判分与输出结果。
方法：
judgeAnswers()：判定答案的正确性并输出结果。
calculateScore()：计算每个题目的得分并输出总分

边界条件
单个题目与试卷：确保系统能够处理单一题目和单一试卷的情况。
题号缺失：支持题号非连续的输入，并保证按顺序输出。
答案缺失：答卷中的答案数量少于试卷中的题目数量时，输出“answer is null”并得0分。
多余答案：答卷中的答案多于试卷中的题目数量时，忽略多余的答案。
无效试卷号：答卷中的试卷号不存在时，输出错误提示“the test paper number does not exist”。
类图
踩坑心得
1. 对于输入的题目#N:1 #Q:1+1= #A:2，以空格分隔解析，出现非零返回错误

      if(input.startsWith("#N")){
                String[] parts = input.split(" ");//这里
                int questionNum = Integer.parseInt(parts[0].split(":")[1]) ;
                String question = parts[1].split(":")[1];
                String standardAnswer = parts[2].split(":")[1];
                paper.addQuestion(questionNum,question,standardAnswer);
      ![](https://img2024.cnblogs.com/blog/3545753/202410/3545753-20241025234742927-467378645.png)
      改进：
       if(input.startsWith("#N")){
                String[] parts = input.split("#");
                int questionNum = Integer.parseInt(parts[1].split(":")[1].trim()) ;
                String question = parts[2].split(":")[1].trim();
                String standardAnswer = parts[3].split(":")[1].trim();
                paper.addQuestion(questionNum,question,standardAnswer);

2. 获取学生答案时越界
  String studentAnswer = as.getAnswers().get(i); 
  ![](https://img2024.cnblogs.com/blog/3545753/202410/3545753-20241026000100875-1770837809.png)
  使用三元运算符：在获取学生答案时，使用三元运算符来避免数组越界，同时提升代码的可读性。
  String studentAnswer = (i < as.getAnswers().size()) ? as.getAnswers().get(i) : ""; // 防止越界
3. 对于链表没有空值判断处理
  String StandardAnswer = paper.getQuestions().get(question_num).getStandardAnswer();
  ![](https://img2024.cnblogs.com/blog/3545753/202410/3545753-20241026001022437-941882956.png)
  修改  String standardAnswer = currentQuestion != null ? currentQuestion.getStandardAnswer() : null;
        String userAnswer = (i < as.getAnswers().size()) ? as.getAnswers().get(i) : null;

改进建议
1.抽取输入解析的方法：
建议将题目解析、分数解析和答卷解析逻辑分别封装成独立的方法，如 parseQuestion(), parseScore(), parseAnswerSheet()。
这样主方法 main() 中的 while 循环可以更简洁，代码逻辑更清晰。
2.简化分数判断逻辑：
将 scoreT 中判断总分是否为100的逻辑提取为 checkTotalScore() 方法，使得 main() 更加简洁。
添加自定义异常，如 ScoreOutOfBoundsException，在总分不为100时抛出自定义异常。
3.改进答卷处理逻辑：
将答卷中逐题判分的逻辑抽取到 AnswerSheet 类中，如添加 gradeAnswerSheet(scoreT, Paper paper) 方法。
这样可以在 AnswerSheet 中管理自己的评分逻辑，不需要在 main() 中详细管理分数的判定。
4.改进分数计算的防御性编程：
代码2在计算每题分数时，防止了数组越界，但可以进一步加强判空处理，避免 NPE 异常。
5.统一输出格式处理：
将 System.out.println() 的格式化输出集中在一个方法中，通过方法参数控制不同输出格式，使输出一致且易维护。
如：
while (true) {
String input = scanner.nextLine();
if (input.equals("end")) break;
```
       if (input.startsWith("#N")) {
           parseQuestion(input, paper);
       } else if (input.startsWith("#T")) {
           parseScore(input, scoreHash);
       } else if (input.startsWith("#S")) {
           parseAnswerSheet(input, answerSheets);
       }
   }
```
parseQuestion(String input, Paper paper)：
parseScore(input, scoreHash);
parseAnswerSheet(input, answerSheets);
6.多余代码优化：
在 scoreT 和 AnswerSheet 中改进了对试卷号和题号的处理，移除了不必要的代码。
7.输出优化
if (scores.isEmpty()) {
System.out.println("No scores available.");
} else {
System.out.print(String.join(" ", scores.stream().map(String::valueOf).toArray(String[]::new)) + "~" + total);
}
减少不必要的循环：使用 String.join 和流 API（stream()）将 scores 中的元素直接转换为字符串并连接，而不是使用 for 循环逐个添加。
去除冗余代码：通过一次性地处理输出，避免了在循环中多次调用 print 方法。
增加错误处理：在输出之前，检查 scores 列表是否为空，如果为空则输出相应的提示信息。
4.题目集3第3题答题判题程序-3
该题目要求构建一个答题判题程序，用于模拟小型测试的答题和判分过程。包括题目信息管理，试卷管理，学生信息管理，答卷判题，题目删除处理和错误提示。
构建一个功能完备的答题判题系统，通过类与方法的封装，对输入数据进行解析、验证和判分，并根据不同情况输出判题结果、得分统计和警示信息。
需求分析
输入：
题目信息：包含题号、题目内容和标准答案。题号顺序不固定，允许题号缺失，题目信息可以跨行输入。
试卷信息：每张试卷包含多个题目及对应的分值，题目编号需与题目信息匹配。
学生信息：包含学号与姓名的配对，输入时统一在一行。
答卷信息：学生对试卷中各题目的回答，每道题目顺序与试卷中定义的顺序一致。
删除题目信息：表示某道题目被删除，对引用该题的试卷题目会进行“失效提示”。

输出：
试卷总分警示：当试卷分值总和不等于100分时，给出警示信息。
答卷信息：逐题输出题目内容、答案、是否正确。若题目被删除或未答题，显示对应提示。
判分信息：输出每道题目得分与总分，按试卷题目顺序，未回答或删除的题目计0分。
删除提示信息：题目被删除时，对引用该题的试卷作出“题目失效”的提示。
题目引用错误提示：试卷引用了不存在的题目，提示“non-existent question~”。
格式错误提示：若输入格式不符，直接输出错误信息。
试卷号引用错误：答卷信息中的试卷号不存在时，提示“the test paper number does not exist”。
学号引用错误：答卷信息中学号不在学生列表时，显示错误提示信息。
2. 代码结构与功能
代码采用面向对象设计，分多个类管理各类信息，主要类结构如下：

Main 类
功能：负责主程序逻辑，包括读取输入并进行初始化。
方法：
parseInput()：负责解析输入数据并根据内容类型调用相应方法。
validateInput()：检查输入格式，生成格式错误提示。
outputWarnings()：输出试卷总分警示信息。
processAnswerSheets()：处理并判定所有答卷信息。
Question 类
功能：表示单个题目，包含题号、题目内容和标准答案，并包含判定答案的方法。
方法：
isCorrectAnswer(user_answer: str) -> bool：判断用户答案是否正确。
formatForOutput(user_answer: str) -> str：格式化输出，包含题目内容、用户答案、判题结果。
TestPaper 类
功能：存储试卷信息，包含题目编号与分值，提供试卷总分警示功能。
方法：
addQuestion(question_id: int, score: int)：增加试卷中的题目及对应分值。
calculateTotalScore() -> int：计算试卷总分。
outputWarningsIfNeeded()：当总分不等于100分时，输出警示信息。
Student 类
功能：存储学生的基本信息。
方法：
getStudentInfo(student_id: str) -> Optional[Student]：通过学号获取学生信息。
AnswerSheet 类
功能：存储学生答卷信息，包含题目序号及对应的答案，并提供判题功能。
方法：
addAnswer(question_order: int, answer: str)：记录学生答题信息。
judgeAnswers()：对每个题目进行判分，并输出判题信息。
formatOutput()：格式化答卷信息，包括题目内容、答案、判题结果及计分信息。
outputDeletedQuestion()：生成被删除题目的提示信息。
DeletedQuestionManager 类
功能：管理被删除的题目信息。
方法：
addDeletedQuestion(question_id: int)：记录被删除的题目编号。
isQuestionDeleted(question_id: int) -> bool：检查题目是否被删除。

代码逻辑详解

Main类逻辑
读取所有输入，通过判断前缀解析不同输入信息（如题目信息#N:、试卷信息#T:）。
逐步调用各个类的方法，将解析后的信息存储至各个类实例中。
检查试卷总分并输出警示。
对每张答卷调用processAnswerSheets()方法进行判分和格式化输出。

判题逻辑
Question类中isCorrectAnswer方法对用户答案与标准答案进行对比，返回true或false。
AnswerSheet类中调用judgeAnswers方法判定每道题的结果，依据题目是否存在、题目是否被删除等情况作不同提示。

试卷总分警示逻辑
TestPaper类的calculateTotalScore方法计算试卷总分。若总分不等于100分，则outputWarningsIfNeeded方法输出警示信息。

格式检查逻辑
Main类的validateInput方法检查输入格式，若有格式不符，输出“wrong format: +信息内容”

输出逻辑
通过AnswerSheet的formatOutput方法，逐行输出每道题目的答题信息（内容、答案、正误）。
依次输出各类提示信息：判分信息、删除题目提示、引用错误提示、格式错误提示等。

关键逻辑与边界条件
关键逻辑
题目与答案匹配：确保AnswerSheet类在判分时按照题目编号匹配对应答案，并输出正确格式。
删除题目：在DeletedQuestionManager中记录被删除题目，AnswerSheet判分时优先检查题目是否被删除。
引用错误提示：若试卷中题目编号不存在，优先输出“non-existent question”提示。
总分警示：TestPaper类检查试卷总分，及时输出不等于100分的警示。

边界条件
题号缺失：允许输入题号不按顺序。
空答题：答卷中缺少某题的答案时，输出“answer is null”。
不存在题目引用：当试卷引用不存在的题目时，显示“non-existent question”提示。
学号错误：答卷中学号不在学生列表时，输出学号错误提示。

5.类图

6.踩坑心得
1. 对于每部分的输入格式都必须判断是否正确，并将判断部分集合在一起，如果根据前缀分开判定，格式依然会出错

改进：在分开处理前判断格式是否正确

2. 学生ID或姓名为空：如果学生ID或姓名缺失（比如studentInfo数组长度不足），将会导致ArrayIndexOutOfBoundsException

改进：

7. 改进建议
1. 重复和冗余的代码逻辑
问题：代码中存在很多重复的逻辑，比如 input_processing 方法中对不同类型输入的处理可以抽象成一个统一的方法。
建议：提取公共代码逻辑，比如统一的字符串解析方法，将不同输入类型的处理封装为独立的方法或类。这样能减少重复代码，提高代码的复用性。
2. 错误处理不完善
问题：程序没有足够的输入验证，例如当输入格式不正确时，没有进行有效的错误提示和处理。
建议：增加输入验证和错误处理机制，确保输入格式符合要求。通过捕获异常并输出友好的错误提示来提高用户体验。
3. 学生信息的解析方式
问题：学生信息在处理时，对输入格式的假设过于严格，缺乏对空格和不规范格式的处理。
建议：在解析学生信息时，增加对输入的灵活性，使用正则表达式分割字符串以确保输入格式正确解析。
4. 方法过长
问题：input_processing 和 process 方法过长，做了太多事情，违反了单一职责原则。
建议：将长方法拆分为多个小方法，每个方法专注于完成一个单一任务。例如，将不同类型输入的解析放到独立的方法中，或者将试卷评分的逻辑抽取出来。
5. 输入解析中的魔法字符串
问题：代码中使用了很多“#N”、“#T”、“#S”等字符串，属于“魔法字符串”。
建议：将这些字符串定义为常量，方便未来修改和维护，提高代码的可读性。
改进实例：

5. 总结
通过这几次设计和实现题目的练习，我体会到了如何利用面向对象编程思维进行代码的模块化设计，同时也掌握了Java中类、对象、访问修饰符、构造器、方法等基本要素的使用。这些题目从最简单的类设计逐步过渡到更复杂的答题程序模拟，既考验了代码的规范化能力，也训练了在复杂需求下如何设计系统结构。这几次练习对Java编程的深入理解以及代码设计的能力有很大的帮助。从最初的Fan类设计到复杂的答题程序模拟，体验了面向对象编程设计方法的魅力。合理封装数据域、设置访问器与修改器、设计构造器等，是实现代码模块化的关键。不同类之间的调用、依赖关系需要充分考虑以减少代码耦合，使系统更加灵活、可扩展。复杂系统中对各个功能模块进行单独设计，并结合需求做适当的抽象和封装。比如题目、试卷和答卷信息的分别封装，使得不同功能彼此独立，方便日后扩展和维护。
通过这些作业，我对Java编程有了更深的理解。面向对象思想、代码结构设计、异常处理和测试等方面的知识得到了锻炼。在未来的学习和工作中，应该更加注重代码的可维护性、可扩展性以及容错能力，不断提升编程的效率和代码质量。

posted @ 2024-10-26 15:08 梦曦~ 阅读(12) 评论(0) 编辑收藏举报

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