BUAA_OO_UNIT3_2020

第三次博客作业

JML语言的理论基础、应用工具链情况

　　JML（Java Modeling Language）—— java建模语言，是一种行为接口规范语言( behavioral interface specification language, BISL)。同时，JML也是一种进行详细设计的符号语言，它鼓励你用一种全新的方式来看待Java的类和方法，既规定了方法或抽象数据类型的接口，也规定了它们的行为。

注释结构

//@ annotation 行注释

//@ annotation/ 块注释

原子表达式
\result	表示返回值
\old（x）	表示x在该方法运行前的取值
\not_assigned(x,y,...)	表示括号内对象不被赋值
\not_modified(x,y,...)	表示括号内对象不被修改
nonnullelements(container)	表示container的存储对象没有null
type(x)	表示x的类型
typeof（x）	表示x的准确类型

量化表达式
\forall	全称量词
\exists	存在量词
\sum	一组对象的和

操作符
expr1<==>expr2	等价关系操作符
expr1==>expr2	推理操作符
\nothing	空操作符
\everything	全部对象操作符

方法规格
requires X	pre-condition
ensures X	post-condition
assignable	赋值
pure	关键字
singals	子句

openJML，情况如下：

SMT Solver验证

First 简单的试探

显然是这样。

整个 Group

JMLUnitNG/JMLUnit

因此原因暂时无法分析，Group.java，但是可以分析简单程序，生成了测试文件。

阅读代码，大概知道所用均为极端数据与正常数据排列组合的策略。

架构设计

完全按照JML的要求进行编写，要说架构设计那也是助教们的设计。
我仅谈谈实现方法：

First：

一开始确认了使用 HashMap 来用 id 取人的方案，和并查集来使得 isCircle 复杂度 O(1)，其余应该没什么

Second:

多了Group，为了减小复杂度，仅在 Group.add 里面进行操作，可能就是所谓的缓存法，将新加入人的所有关系和value遍历。

Third:

最短路径，中规中距的堆优化邻接表dijsktra（现成的PriorityQueue做堆优化，现成的Person的acquaintance作为邻接表），很容易取到有关系的人，但为了取得value更快更方便，还是用了邻接矩阵来存value，接下来只要不把初始值定为2000等这么小的数导致无法得出超过2000的最短路径导致错了三个强测点这种离谱的bug的话，就大功告成了。

tarjan，第一次接触，代码太长就不放图了，放代码。java也有现成的stack，总之tarjan就是一个dfs加上根据访问时序进行压栈出栈的过程，代码看似很长但比较容易理解，第一次按照最正宗的tarjan写完后，发现总是强连接成功，后来发现是因为我们这个无向图，a能访问b，则必然又能从b访问回去，为了杜绝这种现象，我用了一个 int tool，来保存上一次访问到的点，然后下一次只有当 tool 不等于当前点时，才能继续 dfs，这就避免了相邻两点永远强链接的局面发生，成功搞定。

@Override
    public boolean queryStrongLinked(int id1, int id2) throws PersonIdNotFoundException {
    if (!contains(id1) || !contains(id2)) {
        throw new PersonIdNotFoundException();
    }
    if (id1 == id2) {
        return true;
    }
    if (!isCircle(id1, id2)) {
        return false;
    }
    int from = idMap.get(id1);
    int to = idMap.get(id2);
    time = 0;
    tool = -1;
    Stack<Integer> stack = new Stack<Integer>();
    int[] dfn = new int[index];
    int[] low = new int[index];
    isFinished = false;
    ansStrong = false;
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        if (dfn[i] == 0) {
            dfs(from, to, i, dfn, low, stack);
        }
    }
    return ansStrong;
}

private void dfs(int from, int to, int x, int[] dfn, int[] low,
                 Stack<Integer> stack) {
    if (isFinished) {
        return;
    }
    stack.push(x);
    dfn[x] = low[x] = ++time;
    for (int y = 0; y < index; y++) {
        if (y != tool && dsts[x][y] != 2000000) {
            if (dfn[y] == 0) {
                tool = x;
                dfs(from, to, y, dfn, low, stack);
                if (isFinished) {
                    return;
                }
                low[x] = Math.min(low[x], low[y]);
            } else if (stack.contains(y)) {
                low[x] = Math.min(low[x], low[y]);
            }
        }
    }
    if (dfn[x] == low[x]) {
        int count = 0;
        int a;
        while ((a = stack.pop()) != x) {
            if (a == from || a == to) {
                count++;
            }
        }
        if (x == from || x == to) {
            count++;
        }
        if (count == 2) {
            isFinished = true;
            ansStrong = true;
        } else if (count == 1) {
            isFinished = true;
            ansStrong = false;
        }
    }
}

BlockSum:

由于使用了并查集，直接搜索根节点的数量就行了。

delFromGroup:

由于使用了缓存法，需要进行与 add 相反的操作。

其余好像没什么东西，以上。

Bug及修复

BUG: 三次作业中共有一处bug，第三次作业：dijsktra求最短路径，初始值本应该为较大整数，但一时脑抽 初始化为2000，导致无法出现长于2000的路径，错了三个点。

修复：2000->2000000，replaceAll。

心得体会

JML使得每个方法仅关注自己的事情，且由明确的表述使得验证起来更为容易，不容易出现差错，极大提高了编写代码的速度，而且调理清晰出错率低，但是感觉不够简明，光是写JML规格都是一项大工程了，可能这也是其无法流行起来的原因吧。但是确实好处很大，在团队合作中，这种规格，在提升团队协作效率和正确性可以产生巨大的优势