第一次个人项目

教学班级：006，周五上午3、4节班。
项目地址：https://github.com/gzhGit/personalwork1.git
psp表格：

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	10	10
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	90	120
· Design Spec	· 生成设计文档	60	30
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	10	10
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	20	10
· Design	· 具体设计	90	100
· Coding	· 具体编码	240	300
· Code Review	· 代码复审	30	20
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	180	240
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	30	30
· Size Measurement	· 计算工作量	30	40
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结,并提出过程改进计划	30	20

解题思路：

• 拿到题目，构思如下：几何对象分两类——直线和圆，读一行几何参数生成一个几何对象。设置一个存储几何对象的vector，将刚生成的几何对象与vector中存储的之前生成的几何对象，输入一个负责计算的类，该类内置三个方法：计算直线与直线的交点、计算直线和圆的交点、计算圆和圆的交点。三个方法均返回内置坐标的交点对象，把交点放入set中，避免重复。当该几何对象与之前生成的所有几何对象一一计算完成后，将其存入vector中。
• 核心的部分在于计算类的实现。在网上可以找到计算直线交点、直线与圆的交点、圆和圆的交点公式，表示几何对象的参数无非是以下几种：特殊直线标志s，斜率k，截距c，圆心坐标(a,b)，半径r。通过以上几个参数，可以得到几何对象的方程形式，并通过联立求解、判断特殊情况（如直线平行）等方式计算出交点坐标，或者返回一个特殊的值，表示不存在交点。

实现过程：

• 类：两种几何对象分别设置类：Line，内部包含斜率k(double)、截距c(double)、特殊标志s(int)；Circle，内部包含圆心坐标(a(int),b(int))、半径r(int)。为了使两种几何对象可以统一表示，设置几何对象类Object，内部包含Line和Circle对象的指针，以及一个标志来表示其内部的两个指针哪个是有效的，以此实现Object类的二重性。设置表示交点的类Node，包含无交点标志judge(int)、x坐标x(double)、y坐标y(double)。设置负责计算的类Intersect，输入几何对象，返回包含1或2个Node对象的vector。若无交点，则置judge为1。
• 单元测试：由于计算集中在Intersect类，其他类只具有一些内置属性，所以单元测试对Intersect类的三个计算交点的方法进行测试。测试代码实现了对三个计算函数的全部分支覆盖，部分单元测试代码如下：

//直线对象
Line* line1 = new Line(0, 0, 1, 1);
Line* line2 = new Line(2, 0, 2, -1123);
//圆对象
Circle* circle1 = new Circle(2, 2, 1);
Circle* circle2 = new Circle(0, 0, 3);
Circle* circle3 = new Circle(0, 0, 2);
Circle* circle4 = new Circle(10, 0, 1);
//几何对象，可表示直线或圆
Object o1(0, line1);
Object o2(1, circle1);
Object o3(1, circle2);
//主要函数测试
Intersect i;
vector<Node> v1 = i.circleCrossCircle(*(o2.circle), *(o3.circle));
vector<Node> v2 = i.lineCrossCircle(*(o1.line), *(o2.circle));
vector<Node> v3 = i.lineCrossLine(*line1, *line2);
vector<Node> v4 = i.lineCrossCircle(*line2, *circle2);
vector<Node> v5 = i.lineCrossCircle(*line2, *circle3);
vector<Node> v6 = i.lineCrossCircle(*line1, *circle4);
int size1 = v1.size();
int size2 = v2.size();
Assert::AreEqual(size1, 2);
Assert::AreEqual(size2, 2);
Assert::AreEqual((int)v3.size(), 1);
Assert::AreEqual((int)v4.size(), 2);
Assert::AreEqual((int)v5.size(), 1);
Assert::AreEqual((int)v6.at(0).judgeCross, 0);

• 单元测试的主要对象是计算类Intersect，集中测试了其内部函数lineCrossLine()、lineCrossCircle()、circleCrossCircle()，同时还测试了Object类能否正确表示。
• 以上代码是单元测试的一部分，仅对求交点的三个函数进行粗略测试。完整的单元测试代码已提交至github，测试情况包括：两直线平行、相交（由于采用斜截式存储直线，另外测试了直线与x轴垂直时，平行与相交的情况），直线（斜率存在以及与x轴垂直的两种情况）与圆相离、相切、相交，圆与圆相离、外切、相交、内切、内含，覆盖三个求交点函数的所有分支。目前代码覆盖率工具在安装过程中出现了一些问题，暂时无法得到覆盖代码的详细统计结果。

性能分析：

• 计算圆和直线、圆和圆交点坐标时，最初是统一按照一般式方程联立求解，即将直线表示为Ax+By+C=0，将圆表示为x^2+Dx+y2+Ey+F=0，求出参数值，按照求根公式统一联立求解。觉得这样比较统一简便，不管两个几何对象是否有交点，或者交点有几个，只需要通过求根公带入求解即可。
• 后来思考了一下，求根公式的计算开销还是比较大的，并不是所有情况下都要通过求根公式来计算。比如通过计算直线和圆心的距离，如果大于半径就直接返回代表无交点的值即可。
• 使用vs2015自带的性能探查器，分析项目，得到如下运行结果。由于样例规模较小，main函数调用读文件函数开销占比较大。在自定义函数中，可以在图中看出intersect类(负责计算)的lineCrossLine()开销较大，即求直线交点运算过程的耗时占比较大，性能瓶颈在于优化运算过程。

代码说明:

• 关键代码部分是从前向后遍历存储几何对象的容器，求出交点：

	int count = 0;
	//遍历objVector，求二者交点
	for (count = 0; count < countLines; count++) {
		Object objCross = objVector->at(count);
		vector<Node> result;	//存储几何对象交点
		Intersect cal;
		//当前几何对象与直线求交点
		if (obj.lineOrCircle == 0) {
			//直线与直线相交
			if (objCross.lineOrCircle == 0) {
				result = cal.lineCrossLine(*(obj.line), *(objCross.line));
			}
			//直线与圆相交
			else if (objCross.lineOrCircle == 1) {
				result = cal.lineCrossCircle(*(obj.line), *(objCross.circle));
			}
		}
		//当前几何对象与圆求交点
		else if (obj.lineOrCircle == 1) {
			//圆与直线相交
			if (objCross.lineOrCircle == 0) {
				result = cal.lineCrossCircle(*(objCross.line), *(obj.circle));
			}
			//圆与圆相交
			else if (objCross.lineOrCircle == 1) {
				result = cal.circleCrossCircle(*(obj.circle), *(objCross.circle));
			}
		}
		
		//将求解所得的交点存入nodeSet
		int runover;
		for (runover = 0; runover < (int)result.size(); runover++) {
			Node node = result.at(runover);
			if (node.judgeCross == 1) {
				nodeSet->insert(node);
			}
		}
	}

• objVector是存储几何对象的容器，每读入一行几何参数，就生成一个几何对象，记作obj。从前向后遍历objVector，将obj与容器中的每个几何对象求解交点，其中有细分的四种情况：直线和直线求交点，直线和圆求交点，圆和直线求交点（与前者调用同一函数），圆和圆求交点。求解交点的函数返回一个存储交点的容器，检查这些交点，如果其judgeCross值为0，说明二者无交点；反之说明二者存在交点，将交点存入nodeSet中。

• 使用vs2017的运行代码分析，对项目进行检测，结果无警告。截图如下：