JAVA第二次BLOG作业

这几次的大作业总的来说都花了很多的时间，也有做不出来的，但是一直做总能学到一些什么。每次我认为比较花时间的是怎么去设计好类，第六次则要想清楚怎么处理输入的电器以及电器的电压、电阻、甚至是电流，因为第六次和第五次不一样，第五次是只有串联，而第六次则是串并混用。使用继承还是用接口我认为都是可以做的，但有些情况是有更好的选择，这几次作业给我的感觉是，测试点要自己找，很多时候测试样例过了，才有了一些分数。

设计分析

PTA第四次作业

第四次大作业比第三次大作业多了多选题的判题，我对多选题的设计我采用的是继承Question类，定义了 Question、MultipleChoiceQuestion、FillInBlankQuestion、TestPaper、Student 、ExamSystem和 AnswerSheet 类来存储题目、试卷、学生和答卷信息。parseInput 方法解析输入信息并存储到相应的数据结构中。checkTestPaperScores 方法检查每张试卷的总分是否为100。gradeAnswers 方法对学生的答案进行评判，并生成输出信息。在 gradeAnswers 方法中生成答题信息、判分信息和提示信息。
类图：

顺序图：

设计思路
数据结构设计：
使用字典来存储题目信息、试卷信息、学生信息、答卷信息和删除题目信息。
题目信息字典：键为题目编号，值为题目对象（包含题目内容、标准答案、题目类型等）。
试卷信息字典：键为试卷号，值为试卷对象（包含题目编号-分值对）。
学生信息字典：键为学号，值为学生名字。
答卷信息字典：键为试卷号-学号对，值为答案列表。
删除题目集合：包含所有被删除的题目编号。
功能模块划分：
输入解析模块：负责解析用户输入的各种信息，将其转换成系统内部的数据结构。
试卷检查模块：检查试卷总分是否为100分，如果不是则生成警示信息。
答题判分模块：根据题目信息和学生的答案计算分数，并生成详细的答题信息。
输出模块：根据系统内部的数据结构生成符合要求的输出格式。
异常处理：
对于输入格式错误、题目引用错误、试卷号或学号引用错误等情况，需要设计相应的异常处理机制，确保系统的健壮性。
关键步骤
初始化数据结构：
创建题目信息字典、试卷信息字典、学生信息字典、答卷信息字典和删除题目集合。
输入处理：
循环读取输入直到遇到"end"。
根据输入的第一字符（如#N、#T、#X、#S、#D）确定输入类型，调用相应的方法处理输入信息。
对于题目信息、试卷信息、学生信息、答卷信息和删除题目信息分别进行解析并存入对应的数据结构。
试卷检查：
遍历试卷信息字典，计算每张试卷的总分，如果不是100分则生成警示信息。
答题判分：
对于每一份答卷，根据试卷信息中的题目编号查找题目信息，对比学生的答案与标准答案，根据题目类型（选择题、填空题等）的不同计算得分。
特别注意处理被删除的题目、答案不存在、题目引用错误等情况。
生成输出：
按照题目信息、答题信息、判分信息、删除题目提示信息、题目引用错误提示信息的顺序生成输出。
注意输出顺序优先级为学号、试卷号，按从小到大的顺序先按学号排序，再按试卷号。
异常处理：
在解析输入信息时检查格式是否正确，对于格式错误的信息生成错误提示。
在处理答题信息时，检查试卷号和学号是否存在，对于不存在的试卷号或学号生成相应的错误提示。
1.类设计：
Question: 基础问题类，包含问题的ID、内容、答案和分数。
MultipleChoiceQuestion: 多选题类，继承自Question，支持部分正确的情况。
FillInBlankQuestion: 填空题类，继承自Question，支持大小写不敏感的答案。
TestPaper: 试卷类，包含试卷ID和问题集合。
Student: 学生类，包含学生ID和姓名。
AnswerSheet: 答题卡类，包含试卷ID、学生ID和学生的答案集合。
2.系统设计
ExamSystem 是整个系统的主控类，负责解析输入数据、管理题目、试卷、学生和答题卡，并进行评分。

3.输入解析
ExamSystem 提供了一个 parseInput 方法来解析输入数据。输入数据包括题目、试卷、学生和答题卡的信息，每种信息都有特定的格式标识符。

题目解析 (parseQuestion):
根据标识符（#N:、#Z:、#K:）创建不同类型的问题对象。
存储在 questions 集合中。
试卷解析 (parseTestPaper):
创建 TestPaper 对象，并将题目及其分数添加到试卷中。
存储在 testPapers 集合中。
学生解析 (parseStudent):
创建 Student 对象，并存储在 students 集合中。
答题卡解析 (parseAnswerSheet):
创建 AnswerSheet 对象，并将学生的答案添加到答题卡中。
存储在 answerSheets 列表中。
删除题目解析 (parseDeletedQuestion):
将已删除题目的ID存储在 deletedQuestions 集合中。
4.检查试卷总分
checkTestPaperScores 方法遍历所有试卷，检查每个试卷的总分是否为100分，如果不是，则发出警告。

5.评分答案
gradeAnswers 方法遍历所有答题卡，对每个答题卡进行评分：

获取对应的试卷和学生信息。
遍历试卷中的每个题目，检查学生的答案是否正确。
如果答案正确，累加题目分数。
如果是多选题或填空题且部分正确，累加部分分数。
输出评分结果。

PTA第五次作业

类图：

顺序图：

代码结构与逻辑
主要类和方法
Electric 类：
属性：s（设备类型标识符）、id（设备ID）、shuV（电压）、ofopen（开关状态）、speed（速度）、lin（连续值）。
方法：display()（显示设备状态）、regulate(String vs)（调节设备）、reshuV(double shuop)（设置电压）、fanhui()（返回设备类型的优先级）。
子类：
Kaiguan（开关）：
方法：display()、regulate(String vs)、reshuV(double shuop)。
Fendang（分档调节器）：
方法：display()、regulate(String vs)、reshuV(double shuop)。
Lianxu（连续调节器）：
方法：display()、regulate(String vs)、reshuV(double shuop)。
Baichi（白炽灯）：
方法：display()、reshuV(double shuop)。
Riguang（日光灯）：
方法：display()、reshuV(double shuop)。
Diaoshan（吊扇）：
方法：display()、reshuV(double shuop)。
主函数逻辑
输入处理：
使用 Scanner 读取标准输入。
解析输入数据，将连接信息和控制命令分别存储在 ArrayList 中。
设备创建：
根据连接信息创建相应的设备对象，并存储在 HashMap 中。
状态更新：
根据控制命令更新设备状态。
处理开关的开闭状态、分档调节器的档位变化、连续调节器的值设定等。
输出结果：
将所有设备按特定规则排序。
调用每个设备的 display() 方法输出最终状态。
优化建议
异常处理
输入验证：确保输入数据的格式正确，避免因输入错误导致程序崩溃。

if (!s.startsWith("[") && !s.startsWith("#K") && !s.startsWith("#F") && !s.startsWith("#L")) {
    System.err.println("Invalid input format: " + s);
    continue;
}

代码优化
提取公共方法：减少重复代码，提高代码可维护性。

private static String extractDeviceId(String command) {
    Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
    Matcher matcher = pattern.matcher(command);
    if (matcher.find()) {
        return matcher.group(1);
    }
    return "";
}

性能优化
数据结构选择：对于大规模数据，可以考虑使用更高效的数据结构，如 TreeMap 或 ConcurrentHashMap。

Map<String, Electric> map1 = new ConcurrentHashMap<>();
3. 扩展方向
图形用户界面
使用 Swing 或 JavaFX：提供图形用户界面，使用户可以更直观地操作和查看电路状态。

public class CircuitUI extends Application {
    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        Button btn = new Button("Run Simulation");
        VBox vBox = new VBox(btn);
        Scene scene = new Scene(vBox, 300, 250);
        primaryStage.setTitle("Circuit Simulator");
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
    }

    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }
}

更多设备类型
新增设备：可以轻松添加更多类型的设备，只需继承 Electric 类并实现相应的方法。

class NewDevice extends Electric {
    public NewDevice(String id) {
        super("N", id);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.printf("@N%s:%.2f\n", id, someProperty);
    }

    @Override
    public void regulate(String vs) {
        // 实现调节逻辑
    }

    @Override
    public void reshuV(double shuop) {
        // 实现电压设置逻辑
    }

    @Override
    public int fanhui() {
        return 7; // 返回优先级
    }
}

多线程支持
异步处理：对于复杂的电路模拟，可以考虑使用多线程来提高处理速度。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

for (Electric device : arraylist6) {
    executor.submit(() -> {
        device.display();
    });
}

executor.shutdown();

PTA第六次作业

顺序图

设计思路
类结构
接口和抽象类
Controllable 接口：定义了一个 control(String command) 方法，用于处理控制命令。
Device 抽象类：所有电器设备的基类，定义了共有的属性和方法，如设备ID、输入电压、输出电压、电阻等。还定义了抽象方法 updateVoltage() 用于更新设备的电压状态。
具体设备类
Switch（开关）：实现了 Controllable 接口，可以切换开闭状态。
GearSpeedRegulator（分档调速器）：实现了 Controllable 接口，可以调节档位。
ContinuousSpeedRegulator（连续调速器）：实现了 Controllable 接口，可以调节连续值。
IncandescentLamp（白炽灯）：根据电压计算亮度。
FluorescentLight（日光灯）：根据电压确定亮度。
CeilingFan（吊扇）：根据电压计算转速。
FloorFan（落地扇）：根据电压计算转速。
电路类
SeriesCircuit（串联电路）：管理一组串联的设备，计算总电阻和电流。
ParallelCircuit（并联电路）：继承自 Device 类，管理一组并联的串联电路，计算总电阻和电流。
辅助类
PinandDevice：负责处理输入数据，创建设备和电路对象，更新电路状态，并打印设备状态。
inputHandle：负责读取用户输入并调用 PinandDevice 的相关方法进行处理。
主要功能
输入处理：
读取用户输入，解析连接信息和控制命令。
根据连接信息创建设备和电路对象。
根据控制命令更新设备状态。
电路连接：
串联电路：管理一组串联的设备，计算总电阻和电流。
并联电路：管理一组并联的串联电路，计算总电阻和电流。
状态更新：
根据输入电压和电路连接关系，更新每个设备的电压和状态。
处理控制命令，更新设备的状态。
输出结果：
按照特定规则排序设备，并输出每个设备的状态。
详细分析

类结构和继承关系
Controllable 接口：定义了控制设备的基本方法。
Device 抽象类：提供了设备的基本属性和方法，定义了抽象方法 updateVoltage()。
具体设备类：每个设备类继承自 Device 类，实现了 updateVoltage() 方法，并根据需要实现了 control(String command) 方法。
输入处理
PinandDevice 类：
processConnection_S：处理串联电路的连接信息，创建设备和串联电路对象。
processConnection_p：处理并联电路的连接信息，创建并联电路对象。
createDevice：根据设备ID创建具体的设备对象。
processControlCommand：处理控制命令，更新设备状态。
Update_circuit_resistance：更新电路的总电阻和电流。
printDeviceStatus：按特定规则排序设备，并输出状态。
inputHandle 类：
input：读取用户输入，调用 PinandDevice 的方法处理连接信息和控制命令。
电路连接和状态更新
SeriesCircuit 类：
total_resistance：计算串联电路的总电阻。
setCurrent：设置串联电路的电流。
updateVoltage：更新串联电路中每个设备的电压和状态。
ParallelCircuit 类：
total_resistance：计算并联电路的总电阻。
updateVoltage：更新并联电路中每个串联电路的电流和设备的电压和状态。
输出结果
PinandDevice 类：
printDeviceStatus：按特定规则排序设备，并输出状态。
getTypeOrder：获取设备类型的优先级，用于排序。
优化方案：
异常处理
输入验证：确保输入数据的格式正确，避免因输入错误导致程序崩溃。

if (!line.startsWith("[") && !line.startsWith("#T") && !line.startsWith("#M") && !line.startsWith("#")) {
    System.err.println("Invalid input format: " + line);
    continue;
}

代码优化
提取公共方法：减少重复代码，提高代码可维护性。

private static String extractDeviceId(String command) {
    Pattern pattern = Pattern.compile("#(.*)");
    Matcher matcher = pattern.matcher(command);
    if (matcher.find()) {
        return matcher.group(1);
    }
    return "";
}

性能优化
数据结构选择：对于大规模数据，可以考虑使用更高效的数据结构，如 TreeMap 或 ConcurrentHashMap。

Map<String, Device> devices = new ConcurrentHashMap<>();
扩展方向
图形用户界面
使用 Swing 或 JavaFX：提供图形用户界面，使用户可以更直观地操作和查看电路状态。

public class CircuitUI extends Application {
    @Override
    public void start(Stage primaryStage) {
        Button btn = new Button("Run Simulation");
        VBox vBox = new VBox(btn);
        Scene scene = new Scene(vBox, 300, 250);
        primaryStage.setTitle("Circuit Simulator");
        primaryStage.setScene(scene);
        primaryStage.show();
    }

    public static void main(String[] args) {
        launch(args);
    }

}
更多设备类型
新增设备：可以轻松添加更多类型的设备，只需继承 Device 类并实现相应的方法。

class NewDevice extends Device {
    public NewDevice(String id) {
        super(id, 0); // 初始电阻为0
    }

    @Override
    public void updateVoltage() {
        // 实现电压更新逻辑
    }

    @Override
    public void control(String command) {
        // 实现控制逻辑
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "@" + id + ":" + someProperty;
    }
}

多线程支持
异步处理：对于复杂的电路模拟，可以考虑使用多线程来提高处理速度。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

for (Device device : sortedDevices) {
    executor.submit(() -> {
        System.out.println(device.toString());
    });
}

executor.shutdown();

踩坑心得

1.一个类和方法只做一件事，做到低耦合，不能牵一发而动全身
2.在方法中尽量少用选择语句，如if-else，降低圈复杂度
3.在一些相似的类如果可以抽象出一些共同的属性和方法，可以适当使用继承和多态
4.要多去了解Java强大的类库
5.需要加强自己对算法的学习
6.使用继承和多态可以大大降低代码复杂度，提高效率

总结

设计经验
类设计与继承
抽象类与接口：在第四次作业中，我们使用了抽象类Question和具体子类MultipleChoiceQuestion、FillInBlankQuestion，在第六次作业中使用了抽象类Device和接口Controllable。这些设计模式帮助我们更好地组织代码，提高复用性和扩展性。
单一职责原则：每个类和方法只做一件事，保持低耦合。例如，Question类只负责存储和处理题目信息，ExamSystem类负责整体流程控制。
数据结构设计
字典与集合：使用字典（如HashMap）存储题目、试卷、学生和答题卡信息，使用集合（如HashSet）存储删除的题目编号。这些数据结构使得数据查找和管理更加高效。
多级嵌套结构：在第六次作业中，使用了多级嵌套的数据结构来管理串并联电路，例如ParallelCircuit类中包含多个SeriesCircuit对象，这种设计能够灵活地表示复杂的电路结构。
实现经验
输入解析
解析策略：根据不同类型的输入（如题目、试卷、学生、答题卡、控制命令等），使用不同的解析策略。通过字符串匹配和正则表达式提取关键信息。
异常处理：在解析过程中加入异常处理，确保输入格式错误不会导致程序崩溃。例如，使用try-catch块捕获解析异常，并给出友好的错误提示。
功能模块划分
模块化设计：将系统划分为多个模块，每个模块负责一个特定的功能。例如，输入解析模块、试卷检查模块、答题判分模块和输出模块。这种设计使得代码结构清晰，易于维护。
方法拆分：将长方法拆分成多个小方法，每个方法只完成一个具体任务。这样可以降低方法的复杂度，提高可读性和可测试性。
优化经验
异常处理
输入验证：在解析输入数据时，确保数据格式正确。例如，使用正则表达式验证输入字符串的格式。
错误提示：对于格式错误或引用错误的数据，生成明确的错误提示信息，帮助用户快速定位问题。
代码优化
提取公共方法：减少重复代码，提高代码可维护性。例如，提取公共的字符串解析方法extractDeviceId。
数据结构选择：根据实际需求选择合适的数据结构。例如，在处理大量数据时，使用ConcurrentHashMap代替普通的HashMap。
性能优化
多线程支持：对于复杂的电路模拟，可以使用多线程来提高处理速度。例如，使用ExecutorService异步处理设备状态更新。
算法优化：优化算法，减少不必要的计算。例如，在计算电路总电阻和电流时，避免重复计算。
学习心得
面向对象编程
封装：将数据和方法封装在类中，提高代码的安全性和可维护性。
继承和多态：通过继承和多态，实现代码的复用和扩展。例如，Device类的子类可以重写父类的方法，实现特定的设备行为。
数据结构与算法
常用数据结构：熟练掌握常用的Java数据结构，如HashMap、HashSet、ArrayList等。
算法应用：学会在实际问题中应用合适的算法，提高程序的效率。例如，使用排序算法对设备进行排序。
Java类库
标准库：熟悉Java标准库中的常用类和方法，如Collections、Stream、Pattern、Matcher等。

posted @ 2024-11-22 19:12 22207129-杨焱阅读(1) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部

EasyYoung

JAVA第二次BLOG作业

目录

前言

设计与分析

PTA第四次作业

PTA第五次作业

PTA第六次作业

踩坑心得

总结

前言

设计分析

PTA第四次作业

PTA第五次作业

PTA第六次作业

踩坑心得

总结

公告