201871030106-陈鑫莲 实验二 个人项目-《D{0-1} KP 问题》项目报告
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 课程班级博客链接 | 班级博客 |
| 这个作业要求链接 | 作业要求 |
| 我的课程学习目标 | 1.掌握软件项目个人开发流程 2.掌握Github发布软件项目的操作方法 |
| 这个作业在哪些方面帮助我实现学习目标 | 1.熟悉并掌握GitHub与Eclipse的连接 2.熟悉java语言的开发步骤 3.进一步加深对折扣{0-1}问题的动态规划和回溯算法 4.熟悉使用java语言对文件的读取与导出 |
| 项目GitHub的仓库链接地址 | 仓库链接 |
1、实验目的与要求
（1）掌握软件项目个人开发流程。
（2）掌握GitHub发布软件项目的操作方法。
2、实验内容与步骤
任务1:
已认真点评班级博客中“常用源代码管理工具与开发工具”作业。链接如下：
点评1，具体如图1：
点评2，具体如图2：
点评3，具体如图3：
点评4，具体如图4：
点评5，具体如图5：
点评6，具体如图6：
任务2:
我读完《构建之法》后，对PSP的理解如下：
PSP（Personal Software Process)，个人软件开发流程的任务清单如下表所示：
| PSP | 任务内容 |
|---|---|
| Planning - Estimate Development - Analysis - Design Spec - Design Review - Coding Standard - Design - Coding - Code Review - Test Record TimeSpent Test Report Size Measurement Postmortem Process Improvement Plan |
计划 - 估计这个任务需要多少时间 开发 - 分析需求 - 生成设计文档 - 设计复审（和同事审核设计文档） - 代码规范（为目前的开发制定合适的规范） - 具体设计 - 具体编码 - 代码复审 - 测试（包括自测，修改代码，提交修改） 记录用时 测试报告 计算工作量 事后总结 提出过程改进计划 |
任务3:
1.需求分析
背包问题（Knapsack Problem，KP）是NP Complete问题，也是一个经典的组合优化问题，有着广泛而重要的应用背景。{0-1}背包问题（{0-1 }Knapsack Problem，{0-1}KP）是最基本的KP问题形式，在此之前，学习过{0-1}背包问题的动态规划算法以及回溯法，本实验中任务3-1要求读取所给TXT文件的有效D{0-1}KP数据，任务3-1是将其读取的有效数据以重量为横轴、价值为纵轴的数据散点图，任务3-3要求对一组D{0-1}KP数据按项集第三项的价值:重量比进行非递增排序，即递减排序，任务3-4是选择动态规划算法、回溯算法求解指定D{0-1} KP数据的最优解和求解时间（以秒为单位），任务3-5是将任务3-4中计算所得最优解、求解时间和解向量可保存为txt文件或导出EXCEL文件。
2.功能设计
- 基本功能：
（1）可正确读入实验数据文件的有效D{0-1}KP数据；
（2）能够绘制任意一组D{0-1}KP数据以重量为横轴、价值为纵轴的数据散点图；
（3）能够对一组D{0-1}KP数据按项集第三项的价值:重量比进行非递增排序；
（4）用户能够自主选择动态规划算法、回溯算法求解指定D{0-1} KP数据的最优解和求解时间（以秒为单位）；
（5）任意一组D{0-1} KP数据的最优解、求解时间和解向量可保存为txt文件或导出EXCEL文件。
3.设计实现
（1）ReadTheFil类 ：通过文件路径来创建文件实例，把FileInputStream实例 传递到 BufferedInputStream，目的是能快速读取文件，最后，使用available检查是不是读到了文件末尾。
（2）ScatterDiagram类 ：创建二维数组data存储profit价值和height重量，以重量为横轴、价值为纵轴，建立直角坐标系画出散点图。
（3）WeightRatio类 ：分别定义int类型数组profit和weight数组将价值和重量存储，因为所给数据全部为int型，再定义比值ratio为double类型，再将其int类型数组强制转换为double进行比值运算，最后运用冒泡排序将比值进行降序排序。
（4）Time类 ：使用动态规划算法：在0/1背包问题中，物品i或者被装入背包，或者不被装入背包，设xi表示物品i装入背包的情况，则当xi=0时，表示物品i没有被装入背包，xi=1时，表示物品i被装入背包。
4.测试运行
（1）读入有效数据，如图7：
（2）绘制散点图，如图8：
（3）重量比排序，如图9：
（4）计算最优解及求解时间，如图10：
（5）保存为txt文件，如图11：
5.代码片段
（1）读入实验数据文件的有效D{0-1}KP数据：
try{
//第一步 通过文件路径来创建文件实例
fis = new FileInputStream(file);
/*把FileInputStream实例 传递到 BufferedInputStream
目的是能快速读取文件
*/
bis = new BufferedInputStream(fis);
/*available检查是不是读到了文件末尾 */
while( bis.available() > 0 ){
System.out.print((char)bis.read());
}
}catch(FileNotFoundException fnfe)
{
System.out.println("文件不存在" + fnfe);
}
catch(IOException ioe)
{
System.out.println("I/O 错误: " + ioe);
}
（2）绘制散点图：
int h = getHeight();//重量
int w = getWidth(); //价值
// 横坐标
g2.draw(new Line2D.Double(PAD, w-PAD, h-PAD, w-PAD));
// 纵坐标
g2.draw(new Line2D.Double(PAD, PAD, PAD, w-PAD));
double xInc = (double)(w - 2*PAD)/(data.length-1);
double scale = (double)(h - 2*PAD)/getMax();
// 数据点（坐标）
g2.setPaint(Color.blue);//点的颜色
for(int i = 0; i < data.length; i++) {
double x = PAD + i*xInc;
double y = h - PAD - scale*data[i];
g2.fill(new Ellipse2D.Double(x-2, y-2, 4, 4));
（3）重量比排序：
//冒泡排序
double tmp;
for (int a= 1; a < ratio.length; a++) {
for (int j = 0; j < ratio.length-1; j++) {
if(ratio[j] < ratio[j+1]){
tmp = ratio[j];
ratio[j] = ratio[j+1];
ratio[j+1] = tmp;
}
}
（4）计算最优解及求解时间：
//1.创建二维数组
//v[i][j]表示在前i个物品中能够装入容量为j的背包中的最大价值
int[][] v=new int[n+1][m+1];
//存放记录数组
int[][] path=new int[n+1][m+1];
//2.初始化第一行第一列（已经处理了，因为默认是0）
//3.根据公式来动态规划处理
for (int i = 1; i < v.length; i++) {
for (int j = 1; j < v[0].length; j++) {
//公式
if(w[i-1]>j){//因为我们程序i是从1开始的，因此原来的公式中的w[i]修改成w[i-1]
v[i][j]=v[i-1][j];
}else{
//v[i][j]=Math.max(v[i-1][j],val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]]);
if(v[i-1][j]<val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]]){
v[i][j]=val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]];
path[i][j]=1;
}else{
v[i][j]=v[i-1][j];
}
}
}
}
6.总结
刚拿到题目时，真的感觉这次实验非常难，而且还要使用GitHub创建仓库来与Eclipse相连接，又为这个作业增添了不少难度，因为我本身动手能力就较弱。在本次实验的具体实行过程中,我又熟悉重温了一遍Eclipse集成开发环境的项目搭建与运行，这次实验要求较多且很有难度，因为实验要求需要将Eclipse中的代码传到GitHub中，因此，必须要熟悉并掌握GitHub与Eclipse的连接，在连接的过程中遇到了很多困难，比如在最后一步时系统总是提示Eclipse无法连接github，尝试了很多方法，比如修改打开Eclipse安装目录下的eclipse.ini添加一句：“-Dhttps.protocols=TLSv1,TLSv1.1,TLSv1.2 ”，虽然我没有深刻理解这一步的作用，我添加好之后，系统还是提示不能连接，找了很多参考资料，在最后终于找到了一篇文章，解决了我很大一部分问题，这篇
给了我很多的提示与帮助。
"模块化"原则：
- 单一职责原则：
类的职能要单一：
遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2，使T1完成职责P1功能，T2完成职责P2功能。这样，当修改类T1时，不会使职责P2发生故障风险；同理，当修改T2时，也不会使职责P1发生故障风险 - 里氏替换原则：
子类对象可以替换父类对象。子类不要增加父类没有的约束。这样会导致父类有些方法不能用。从而不能真正的实现 ： 子类对象可以替换父类对象，如果子类重写了父类已实现的方法，那么子类调用的父类的方法就完全没用了，从而不是真正意义上的继承。 - 依赖倒置原则：
高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。
4.接口隔离原则：
在设计接口的时候，给每一个接口设计不多不少的方法，因为，如果设计的方法多了，当某个类通过接口来依赖某个类的时候，被依赖的那个类要实现的方法太多了，会造成那个类中大量的代码冗余，不可过少的原因是，接口太多，会让设计变复杂，且不便于管理。
5.迪米特原则：
低耦合，高内聚，即类A与类B，如果没必要依赖吗，则代码尽量不要耦合，如果这两个类要产生通信，则创建一个中间的通信类C去与这两个类进行交互。但是这样的通信类要适量。
6.开闭原则：
对实现封闭，对扩展开放。即当一个一个方法需要增加其他的功能，或者代码需要重构的时候，要扩展软件的行为，尽量不要去修改已有的代码。用抽象构建框架，方法的实现来扩展细节。
（该内容参考于：参考资料）
其中，我在进行本次实验时，实现软件设计“模块化”原则，即单一职责原则、依赖倒置原则和开闭原则。
7.PSP展示
| PSP | 任务内容 | 计划共完成需要的时间(min) | 实际完成需要的时间(min) |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | 8 | 15 |
| Estimate | 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 | 8 | 15 |
| Development | 开发 | 168 | 291 |
| Analysis | 需求分析 (包括学习新技术) | 20 | 25 |
| Design Spec | 生成设计文档 | 15 | 25 |
| Design Review | 设计复审 (和同事审核设计文档) | 10 | 16 |
| Coding Standard | 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 3 | 5 |
| Design | 具体设计 | 35 | 40 |
| Coding | 具体编码 | 45 | 90 |
| Code Review | 代码复审 | 10 | 30 |
| Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 30 | 60 |
| Reporting | 报告 | 9 | 11 |
| Test Report | 测试报告 | 3 | 5 |
| Size Measuremen | 计算工作量 | 3 | 2 |
| Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结 ,并提出过程改进计划 | 3 | 4 |
小结：
在本次实验中，我花费时间最长的就是具体编码部分，虽然之前也学习过JAVA语言，但是因为太久没有写过java程序，且很久没有复习具体的编程，导致我忘记了很多具体的细节，因此本次实验在这部分花费时间较长，而且在进行代码测试时，有时候会有很多bug，一时半会儿改不好，也花费了很多时间，但是好在java有写问题可以自动修改。而且我在制做PSP表格时，计划的时间过短，而实际使用时间过长，使两者之间的差距过大。在今后的实验过程中，我将会加强自己的编程能力，多写代码，强加练习，在平时的生活学习中勤加思考，在小组合作学习中也要多多思考，长善救失，取长补短。
任务4:
已完成任务3的程序开发，并将项目源码的完整工程文件提交到已注册Github账号的项目仓库中。
GitHub账户仓库的创建流程如下图所示：
第一步：点击新建仓库，如图12：
第二步：填写相关信息，如图13：
第三步：Eclipse中显示连接成功并显示GitHub仓库链接，如图14：
第四步：GitHub中显示相关代码，如图15：
