Blog-2 题目集4~6的总结
22207203-陈思思
一、 前言
（一） 第4次题目集（答题判题程序4）
- 知识点主要是类与对象、继承与多态、集合、正则表达式、业务逻辑的处理和设计模式的初步应用等。定义了多个类，每个类都进行了封装。集合方面，使用了 Map来存储问题、考试卷和学生信息，通过键值对快速访问；使用 Set 来存储答案，避免重复答案的判断；使用 List 来存储答卷和输出结果，动态管理数据的大小。本题目要求了一定的设计模式思想，例如策略模式（针对不同的题型采用不同的评分策略）和命令模式（通过输入字符串的不同前缀分发到对应的处理方法）。
- 题量很大。作为最后一次的题目，对于输入输出和内部逻辑的要求的提高了很多。定义了多种题目类型包括单选题、多选题和填空题，还会进行不同题目类型的组合。输入要求支撑多种格式的输入，涵盖了题目、学生、考试卷和答案等多个方面，在功能实现上需要全面考虑一步步改进。最后，每种题目类型的评分逻辑都不一样，实现起来更加复杂。
- 难度大。对于代码的逻辑和架构的要求很高，还需要另外考虑多种异常处理的情况。比如各类题目的评分逻辑较为复杂，需要处理多种情况（如部分正确、完全正确和错误），这种复杂性使得代码在逻辑上需更高的思维能力。考试卷和答卷的管理也相对复杂，涉及到多个类之间的协作，要求对类的设计和结构有清晰的理解。整个系统需要良好的架构设计，以便将不同类型的问题、学生信息和考试处理逻辑清晰地分开，并且能够高效地进行数据管理与操作。除了实现功能，还需考虑到如何处理异常情况（如格式错误的输入、学生或试卷不存在等），这增加了设计的难度。
（二） 第5次题目集（家居强电电路模拟程序1）
- 知识点主要是继承、读取和区分输入类型、处理连接。继承关系定义了一个基类 Electric 和多个子类。基类 Electric：这是所有电器类型的父类，包含了共有的属性和方法。子类：开关类、分档类、连续开挂类、白炽灯类、日光灯类、吊扇类。通过判断连接指令和设备控制指令判断输入烈性，然后进一步解析连接指令和电器对象来处理连接。
- 题量相对较少，包含大部分的底层逻辑，需要慢慢的一步一步搭建好。主要包含以下三点：输入处理、电器连接与状态管理、输出。
输入处理：需要处理多种格式的输入，做出不同的反应。
电器连接与状态管理：需要关联多个电器对象，并根据指令更新它们的状态。
输出：根据电器的状态生成特定格式的输出。
3.难度中等偏上，涉及较多的编程概念，包括面向对象编程、集合的使用、正则表达式、以及对输入输出的处理等。逻辑比较复杂，需要根据不同的输入格式和内容采取不同的操作，同时要理清逻辑关系和各部分之间的相互作用。对于程序设计方面有要求，但是题目给了建议类图适当降低了难度，需要合理设计类的结构和方法，以确保代码可读性和维护性。
（三） 第6次题目集（家居强电电路模拟程序2）
1.在家居强电电路模拟程序1的基础上增加了电器类型落地扇和并联电路，使得整个代码的逻辑实现和架构要求都变得更高了。知识点和第5次题目集相似。
2.题量中等，对于连接处理的逻辑要求更高更复杂了，同时对于输入除了区分电器类型，还要区分电路类型和连接类型。
3.难度偏高，需要对多种输入进行分类处理和存储，输出要求也较高需要按照一定的逻辑进行输出。对于输入电器的连接我个人认为难度是最大的。
二、设计与分析
（一） 第4次题目集（答题判题程序4）
- 类图（太大，分左右两边截）
左边：
右边：
继承关系：通过抽象类 Question 和其子类，提供了一个可扩展的题目结构，允许不同类型的题目在同一框架下运作。
组合关系：主要对象通过组合关系协作，ExamPaper 包含 Question，AnswerSheet 包含 Student 和 ExamPaper，形成一个完整的考试管理系统。
此外还有输入和输出处理类。
1.SourceMonitor报表
分支语句占比为11.1%，
平均圈复杂度为1.05，
平均块深度为1.89，
平均复杂度较低，但最大复杂度较高，说明存在一些较为复杂的方法。总体来看，这个Java文件的代码质量较好，具有合理的复杂度和良好的结构。然而，注释较少，后期应该增加更多的注释，并关注那些复杂度较高的方法，以进一步提高代码的质量。
（二）第5次题目集
1.类图
主要定义了一个基类 Electric 和多个子类。
基类 Electric：是所有电器类型的父类，包含了共有的属性和方法。
Switch(开关)：继承自 Electric，实现了开关特有的功能，包括开关的显示与状态切换。
FenDangSwitch (分档)：实现电动设备的分档调节，包括速度调节的实现。
LianXuSwitch (连续)：实现连续电压的调节。
Lamp(白炽灯)：实现电压对输出亮度的影响。
Daylight(日光灯)：实现根据电压决定亮度的功能。
Diaoshan (吊扇)：根据电压范围调整风速。
通过这种继承关系，可以在子类中复用基类的代码，避免重复，且便于扩展和维护
2.Source Monitor报表
代码长度：总共有469行代码，其中包含306条语句，这表明代码有一定的规模。
分支语句比例：27.5%的语句是分支语句，这是一个合理的比例，表明代码有足够的条件逻辑处理。
方法调用：平均每行代码中有大约0.23次方法调用，这表明代码复用程度适中。
注释覆盖率：只有4.9%的行是注释，这可能是一个潜在的问题点，因为适当的注释有助于理解代码的功能和意图。
复杂度：复杂度比较高尤其是主函数中，后期应该进行功能分割和简化。
块深度：最大块深度为7，平均块深度为2.83，这表明代码层次结构合理，但仍然需要注意避免过深的嵌套。
（三）第6次题目集
1.类图
在第1次的基础上增加了落地扇类和串联类、并联类。
构成了更加复杂的关系。
2.Source Monitor报表
在上次的代码的基础上进行了主类功能的拆分，添加了一些功能模块类。
代码规模：文件包含907行代码，其中有625条语句，代码规模较大。
分支语句比例：占所有语句的27.8%，代码中包含了一定数量的条件判断和流程控制。
方法调用：语句占比较高，共340条，代码中有很多功能模块化的实现。
注释覆盖率：占总行数的5.6%，说明代码中的注释较少，可能影响代码的可读性和维护性。
类和方法：共有16个类和接口，平均每个类有2.44个方法，类的设计较为简洁。
平均每个方法有15.38条语句，方法的大小适中。
复杂度：最复杂的方法是Calculate_shuV.calculate_shuV()，复杂度为28，位于第276行。
最深层次的块位于第304行，深度为8。
平均复杂度为5.57，说明整体代码的复杂度处于一个可控范围内。
块深度分布：块直方图显示大部分块的深度分布在1到5之间，深度较大的块数量较少，代码的层次结构较为清晰。
三、 踩坑心得
（一） 第4次题目集
1.输出的排序问题
题目要求多个同学多张试卷的情况下，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。
未进行排序前，我的代码会按照输入的信息顺序对学生的答卷信息进行输出，后面经过一系列的搜索与学习，使用了一个简单的语句进行排序，如下。
2.解决方法
// 按学号和试卷号排序 answerSheets.sort(Comparator.comparing(AnswerSheet::getStudentId) .thenComparing(AnswerSheet::getExamPaperId));
方法解释：
answerSheets.sort(...)：这是对 answerSheets 列表调用排序方法。answerSheets 是一个 List
Comparator.comparing(...)：这是一个静态方法，用于创建一个比较器（Comparator）。它接收一个提取器方法（该方法用于提取用于比较的键）作为参数，这里提取的是每个 AnswerSheet 对象的学生ID (AnswerSheet::getStudentId)。
thenComparing(...)：在第一个比较器的结果相等时，使用 thenComparing() 进行第二个级别的比较。这里是按试卷ID进行排序 (AnswerSheet::getExamPaperId)。
3.结果对比
使用前，测试输出：
使用后，测试输出：
（二）第5次题目集
1.问题
这次的题目，难倒我的主要是怎样将输入的器件连接起来，形成串联电路。
2.心得与方法
（1） 输入处理
在 main 方法中，使用 Scanner 对象读取用户输入。输入通常包括两个主要部分：设备连接信息和指令（如开关状态或控制命令）。
1.读取设备连接：
如果输入以 [ 开始，这表示一个连接指令，程序会提取并格式化内容添加到 connection 列表中。
例如，输入 [ VCC K1 GND D1 ] 将被解析并存储。
2.读取控制指令：
如果输入以 #K, #F, #L 等开头，这些被视为控制指令。相应的参数将被解析并添加到 chw 列表中。
（2） 连接设备
在 connection 列表中存储了所有的设备连接信息，下面的逻辑负责解析这些连接并创建相应的电器对象：
for(mmm = 0; mmm < connection.size(); mmm++){
z1 = connection.get(mmm);
String[] parts4 = z1.split(" ");
String []plants = new String[parts4.length];
for(i = 0; i < parts4.length; i++){
plants[i] = parts4[i];
}
kllk = i - 1; // kllk存储最后一个元素的下标
if(plants[0].equals("VCC")){
// 处理VCC连接
for(i = 1; i < plants.length; i++){
String[] pinyin = plants[i].split("-");
String dkey = pinyin[0].trim();
if(pinyin[pinyin.length - 1] == null) continue;
else{
if(pinyin[pinyin.length - 1].equals("1")){
map1 = complain(dkey, plants[i], map1);
}
}
}
}
...
}
连接处理逻辑
1.检测连接类型：
检查设备连接的起始部分（如 VCC, GND 等），这些关键词帮助确定电源类型。此处的示例是，当发现 VCC 时，从第二个元素开始处理作为电子设备的连接。
2.调用 complain 方法：
对于每个连接的设备，通过 complain 方法处理，#### 添加到 map1 中。
在这个方法中，会根据设备类型（开关、分档、连续、白炽灯、日光灯、吊扇）创建相应的对象并将其存储在 map1 中。
public static Map<String, Electric> complain(String dkey, String s, Map<String, Electric> map1){
String jkj = String.valueOf(s.charAt(1));
if (s.startsWith("K")) {
Electric tric = new Kaiguan(jkj);
map1.put(dkey, tric);
}
...
return map1;
}
（3） 控制命令
在 chw 列表的控制指令部分，针对不同的指令（#K, #F, #L）执行相应的操作，如开关、调节等。
for (i = 0; i < chw.size(); i++) {
String sid = chw.get(i);
if (sid.startsWith("K")) {
String diu = sid.substring(0, 2);
Electric electric = map1.get(diu);
...
} else if (sid.startsWith("F")) {
...
} else if (sid.startsWith("L")) {
...
}
}
控制逻辑的处理：
每种控制指令会对应到 map1 中的一个设备对象，程序根据指令的类型执行对应的操作，如调节速度、改变开关状态等。
例如，当接收到指令 #K 时，程序会查找对应的开关，判断其状态，如果是开启状态则关闭；如果是关闭状态则开启。
（4） 显示输出
在最后，所有的设备状态会通过 display 方法输出到控制台，设备信息会以预定的格式显示。
for (Electric suixcs : arraylist6) {
suixcs.display();
}
3.结果
掌握前：
掌握后：
（三）第6次题目集
1.问题
怎样将串联电路与并联电路划分开来。
2.心得与方法
在我的 InputElectric 类中，opration 方法将根据输入的不同类型（以不同的前缀字符开头）将设备的连接方式分辨出来：串联电路以 #T 开头；并联电路以 #M 开头。
如果是串联电路会提取出型号并将其添加到 connection 列表中，表明这是一个串联连接。如果是并联电路，将相关信息存储在 connection1 列表中。
在 main 方法中，还会使用额外的逻辑来把串联和并联电路分别存储：
for (int mmm = 0; mmm < connection.size(); mmm++) {
// 串联电路存储逻辑
...
if (vb1 == 1) {
mac.put(zm, map1); // 并联电路
}
if (vb2 == 1) {
zhu = map1; // 主电路
}
}
这种标签化的方式，有助于在后续的电路计算和电压更新中轻松区分并联和串联电路。
3.结果
详细化之前：
详细化之后：
四、 改进建议
在题目集4中，有很多异常处理，我是用的是在相应的类中自行处理，之后可以引入自定义异常类来处理不同类型的错误。例如：InputFormatException：处理输入格式错误的情况。QuestionNotFoundException：处理试卷中引用了不存在题号的情况。StudentNotFoundException：处理学生信息中不存在的学号。在处理题型的整理时，有些逻辑是重复的。之后改进可以将重复的逻辑提取成辅助方法或函数。例如，处理输入的逻辑可以整合到一个方法中，通过参数区分不同的处理方式，减少代码的冗余。当前支持的题型是选择题、填空题、多选题，可以考虑实现其他题型，如：简答题、排序题等。
题目集5和6中，一些类（如 Electric 类）包含多个职能，可能会造成类的职责不明确，之后会考虑改进将设备的每个功能（如状态管理、电压调整）进一步抽象为小的类。可以创建接口或抽象类，以提供设备状态和行为的一致框架。当前题目只支持开关、调速器、灯具和风扇。如果需要增加新设备，需大幅修改现有代码。之后会使用工厂模式来创建电器对象，以便能够轻松添加新的电器类型而不需更改现有代码结构。
五、总结
在本次实验中，我们完成了三个题目集的任务，分别是答题判题程序、家居强电电路模拟程序1和家居强电电路模拟程序2。这些任务涵盖了类与对象、继承与多态、集合、正则表达式、业务逻辑处理和设计模式的应用。
首先，在答题判题程序中，我们定义了多个类来封装不同类型的题目，如单选题、多选题和填空题。通过使用Map、Set和List等集合类，实现了对题目、考试卷和学生信息的高效管理。策略模式和命令模式的应用使评分逻辑和输入处理更加灵活。不过，代码中存在一些复杂方法和较低的注释覆盖率，需要增加注释并优化这些方法。
其次，在家居强电电路模拟程序1中，我们设计了一个基类Electric和多个子类，如开关、分档、连续、白炽灯、日光灯和吊扇。通过继承关系，复用了基类的代码，避免了重复。输入处理方面，通过正则表达式和字符串解析技术，成功处理了多种格式的输入，并实现了设备的连接和状态管理。尽管如此，主函数的复杂度较高，需要进行功能拆分，降低复杂度。
最后，在家居强电电路模拟程序2中，我们在原有基础上增加了落地扇类和并联电路的支持，使系统的逻辑更加复杂。通过引入不同的前缀字符和标签化的方式，区分了串联和并联电路，简化了电路管理。尽管如此，代码中仍存在重复的逻辑和复杂的控制结构，计划引入工厂模式来创建电器对象，并进一步抽象设备功能。
在整个实验过程中，我深刻体会到设计模式的重要性。合理运用设计模式可以提高代码的灵活性和可扩展性，降低系统复杂度。此外，异常处理也不可忽视。在答题判题程序中，通过自定义异常类处理各种错误情况，提高了系统的健壮性和错误处理的清晰度。
总之，通过这次实验，我在面向对象编程和设计模式方面有了更深的理解和实践。未来，我将继续优化代码结构，提高代码的可读性和可维护性，争取在实际项目中应用所学知识，解决更复杂的问题。
