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:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083313000-761649411.png)
点评2,具体如图2:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083330039-1190964008.png)
点评3,具体如图3:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083345876-441769414.png)
点评4,具体如图4:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083354081-167450979.png)
点评5,具体如图5:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083404412-1606886379.png)
点评6,具体如图6:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331083417582-745195742.png)
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:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331080223141-2053123848.png)
(2)绘制散点图,如图8:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331080758501-36480442.png)
(3)重量比排序,如图9:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331081048466-1605847495.png)
(4)计算最优解及求解时间,如图10:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331081220725-1453219781.png)
(5)保存为txt文件,如图11:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331090229892-864226788.png)
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:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331084133573-1919152876.png)
第二步:填写相关信息,如图13:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331084143436-52732131.png)
第三步:Eclipse中显示连接成功并显示GitHub仓库链接,如图14:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331110801193-1934974845.png)
第四步:GitHub中显示相关代码,如图15:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/2320202/202103/2320202-20210331110251273-459708931.png)