2021-2022年寒假学习进度10

今天做spark基础实验：

实验 2 Scala 编程初级实践

一、实验目的

掌握 Scala 语言的基本语法、数据结构和控制结构；
掌握面向对象编程的基础知识，能够编写自定义类和特质；
掌握函数式编程的基础知识，能够熟练定义匿名函数。熟悉 Scala 的容器类库的基本层次结构，熟练使用常用的容器类进行数据；
1. 熟练掌握 Scala 的 REPL 运行模式和编译运行方法。

二、实验平台

已经配置完成的 Scala 开发环境。Scala 版本为 2.11.8.

三、实验内容和要求

1. 计算级数

请用脚本的方式编程计算并输出下列级数的前 n 项之和 Sn，直到 Sn 刚好大于或等于 q 为止，其中q 为大于 0 的整数，其值通过键盘输入。

例如，若 q 的值为 50.0 ，则输出应为： Sn=50.416695 。请将源文件保存为exercise2-1.scala，在REPL 模式下测试运行，测试样例：q=1 时，Sn=2；q=30 时，Sn=30.891459； q=50 时，Sn=50.416695。

使用尾递归的方法来计算级数

import scala.io.StdIn
 
 
object Test {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    println("请输入q:")
    val q=StdIn.readInt()
    println("计算级数为:"+data(q))
  }
  def data(q:Int):Float={
    def loop(n:Int,current:Float):Float={
      if(current>q)return current
        loop(n+1, current+(n+1).toFloat/n)
    }
    loop(2,2)
  }
}

运行：

2.模拟图形绘制

对于一个图形绘制程序，用下面的层次对各种实体进行抽象。定义一个 Drawable 的特质，其包括一个 draw 方法，默认实现为输出对象的字符串表示。定义一个 Point 类表示点，其混入了 Drawable 特质，并包含一个 shift 方法，用于移动点。所有图形实体的抽象类为

Shape，其构造函数包括一个 Point 类型，表示图形的具体位置（具体意义对不同的具体图形不一样）。Shape 类有一个具体方法 moveTo 和一个抽象方法 zoom，其中 moveTo 将图形从当前位置移动到新的位置，各种具体图形的 moveTo 可能会有不一样的地方。zoom 方法实现对图形的放缩，接受一个浮点型的放缩倍数参数，不同具体图形放缩实现不一样。继承Shape 类的具体图形类型包括直线类Line 和圆类 Circle。Line 类的第一个参数表示其位置，第二个参数表示另一个端点，Line 放缩的时候，其中点位置不变，长度按倍数放缩（注意，缩放时，其两个端点信息也改变了），另外，Line 的 move 行为影响了另一个端点，需要对move 方法进行重载。Circle 类第一个参数表示其圆心，也是其位置，另一个参数表示其半径，Circle 缩放的时候，位置参数不变，半径按倍数缩放。另外直线类 Line 和圆类 Circle 都混入了 Drawable 特质，要求对 draw 进行重载实现，其中类 Line 的 draw 输出的信息样式为“Line:第一个端点的坐标--第二个端点的坐标)”，类 Circle 的 draw 输出的信息样式为“Circle center:圆心坐标,R=半径”。如下的代码已经给出了 Drawable 和Point 的定义，同时也给出了程序入口 main 函数的实现，请完成 Shape 类、Line 类和 Circle 类的定义

case class Point(var x:Double,var y:Double) extends Drawable{ def shift(deltaX:Double,deltaY:Double){x+=deltaX;y+=deltaY}
}
trait Drawable{
  def draw(){println(this.toString)}
}
 
// 请完成 Shape 类、Line 类和 Circle 类的定义。
abstract class Shape(var location:Point)//location是shape的一个可变字段
{
  def moveTo(newLocation:Point)
  {
    location = newLocation
  }
  def zoom(scale:Double)
}
class Line(beginPoint:Point,var endPoint:Point)extends Shape(beginPoint) with Drawable{
  override def draw()
  {
    println(s"Line:(${location.x},${location.y}--(${endPoint.x},${endPoint.y})")
  }
  override def moveTo(newLocation:Point)
  {
    endPoint.shift(newLocation.x-location.x,newLocation.y-location.y)
    location = newLocation
  }
  override def zoom(scale:Double)
  {
    val midPoint=Point((endPoint.x+location.x)/2,(endPoint.y+location.y)/2)
    location.x=midPoint.x+scale*(location.x-midPoint.x)
    location.y=midPoint.y+scale*(location.y-midPoint.y)
    endPoint.x=midPoint.x+scale*(endPoint.x-midPoint.x)
    endPoint.y=midPoint.y+scale*(endPoint.y-midPoint.y)
  }
 
}
class Circle(center:Point,var radius:Double)extends Shape(center) with Drawable
{
  override def draw()
  {
    println(s"Circle center:(${location.x},${location.y}),R=$radius")
  }
  override def zoom(scale :Double)
  {
    radius = radius*scale
  }
}
object MyDraw {
  def main(args: Array[String]) {
    val p = new Point(10, 30)
    p.draw;
    val line1 = new Line(Point(0, 0), Point(20, 20))
    line1.draw
    line1.moveTo(Point(5, 5)) //移动到一个新的点
    line1.draw
    line1.zoom(2) //放大两倍<br>　　
    line1.draw
    val cir = new Circle(Point(10, 10), 5)
    cir.draw
    cir.moveTo(Point(30, 20))
    cir.draw
    cir.zoom(0.5)
    cir.draw
  }
}

运行：

　3.统计学生成绩

学生的成绩清单格式如下所示，第一行为表头，各字段意思分别为学号、性别、课程名1、课程名 2 等，后面每一行代表一个学生的信息，各字段之间用空白符隔开

Id	gender	Math	English	Physics
301610	male	80	64	78
301611	female	65	87	58
...

给定任何一个如上格式的清单（不同清单里课程数量可能不一样），要求尽可能采用函数式编程，统计出各门课程的平均成绩，最低成绩，和最高成绩；另外还需按男女同学分开，分别统计各门课程的平均成绩，最低成绩，和最高成绩。

测试样例 1 如下：

Id	gender	Math		English	Physics
301610	male	80		64	78
301611	female	65		87	58
301612	female	44		71	77
301613	female	66		71	91
301614	female	70		71	100
301615	male	72		77	72
301616	female	73		81	75
301617	female	69		77	75
301618	male	73		61	65
301619	male	74		69	68
301620	male	76		62	76
301621	male	73		69	91
301622	male	55		69	61
301623	male	50		58	75
301624	female	63		83	93
301625	male	72		54	100
301626	male	76		66	73
301627	male	82		87	79
301628	female	62		80	54
301629	male	89		77	72
样例 1 的统计结果输出为：
course	average		min	max
Math:	69.20		44.00	89.00
English:	71.70		54.00	87.00
Physics:	76.65		54.00	100.00
course	average		min	max (males)
Math:	72.67		50.00	89.00
English:	67.75		54.00	87.00

Physics: course		75.83 average		61.00 min	100.00 max (females)
Math:		64.00		44.00	73.00
English:		77.63		71.00	87.00
Physics:		77.88		54.00	100.00
测试样例 2
Id	gender	Math		English		Physics	Science
301610	male	72		39		74	93
301611	male	75		85		93	26
301612	female	85		79		91	57
301613	female	63		89		61	62
301614	male	72		63		58	64
301615	male	99		82		70	31
301616	female	100		81		63	72
301617	male	74		100		81	59
301618	female	68		72		63	100
301619	male	63		39		59	87
301620	female	84		88		48	48
301621	male	71		88		92	46
301622	male	82		49		66	78
301623	male	63		80		83	88
301624	female	86		80		56	69
301625	male	76		69		86	49
301626	male	91		59		93	51
301627	female	92		76		79	100
301628	male	79		89		78	57
301629	male	85		74		78	80
样例 2 的统计结果为：
course	average		min	max
Math:	79.00		63.00	100.00
English:	74.05		39.00	100.00
Physics:	73.60		48.00	93.00
Science:	65.85		26.00	100.00
course	average		min	max
Math:	77.08		63.00	99.00
English:	70.46		39.00	100.00
Physics:	77.77		58.00	93.00
Science:	62.23		26.00	93.00
course	average		min	max
Math:	82.57		63.00	100.00
English:	80.71		72.00	89.00
Physics:	65.86		48.00	91.00
Science:	72.57		48.00	100.00

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import scala.collection.mutable.ArrayBuffer
object exper03{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    var students:ArrayBuffer[Student] = new ArrayBuffer[Student]()
    students.append(new Student(301610, "male", 80, 64, 78))
    students.append(new Student(301611, "female", 65, 87, 58))
    students.append(new Student(301612, "female", 44, 71, 77))
    students.append(new Student(301613, "female", 66, 71, 91))
    students.append(new Student(301614, "female", 70, 71, 100))
    students.append(new Student(301615, "male", 72, 77, 72))
    students.append(new Student(301616, "female", 73, 81, 75))
    students.append(new Student(301617, "female", 69, 77, 75))
    students.append(new Student(301618, "male", 73, 61, 65))
    students.append(new Student(301619, "male", 74, 69, 68))
    students.append(new Student(301620, "male", 76, 62, 76))
    students.append(new Student(301621, "male", 73, 69, 91))
    students.append(new Student(301622, "male", 55, 69, 61))
    students.append(new Student(301623, "male", 50, 58, 75))
    students.append(new Student(301624, "female", 63, 83, 93))
    students.append(new Student(301625, "male", 72, 54, 100))
    students.append(new Student(301626, "male", 76, 66, 73))
    students.append(new Student(301627, "male", 82, 87, 79))
    students.append(new Student(301628, "female", 62, 80, 54))
    students.append(new Student(301629, "male", 89, 77, 72))
    println(students.length)
    println(students(1).toString)
 
    getData(students)
    getDataMale(students)
    getDataFeMale(students)
  }
  def getData(value: ArrayBuffer[Student]): Unit ={
    var Mathaverage:Double=0;
    var MathSum:Double = 0;
    var MathMin:Double = value(0).Math;
    var MathMax:Double = 0;
 
    var Englishaverage:Double=0;
    var EnglishSum:Double = 0;
    var EnglishMin:Double = value(0).English;
    var EnglishMax:Double = 0;
 
    var Physicsaverage:Double=0;
    var PhysicsSum:Double = 0;
    var PhysicsMin:Double = value(0).Physics;
    var PhysicsMax:Double = 0;
 
    var number = value.length;
    for (i <- 0 until value.length){
      //三科总数
      MathSum = value(i).Math+MathSum
      EnglishSum = value(i).English+EnglishSum
      PhysicsSum = value(i).Physics+PhysicsSum
      //最大和最小
      if(value(i).Math>MathMax){
        MathMax=value(i).Math;
      }
      if(value(i).English>EnglishMax){
        EnglishMax=value(i).English;
      }
      if(value(i).Physics>PhysicsMax){
        PhysicsMax=value(i).Physics;
      }
      if(value(i).Math<MathMin){
        MathMin=value(i).Math;
      }
      if(value(i).English<EnglishMin){
        EnglishMin=value(i).English;
      }
      if(value(i).Physics<PhysicsMin){
        PhysicsMin=value(i).Physics;
      }
    }
    //平均值
    Mathaverage=MathSum/number
    Englishaverage=EnglishSum/number
    Physicsaverage=PhysicsSum/number
    println("course\t average\t min\t max \t")
    println("Math:\t   "+Mathaverage+"\t\t"+MathMin+"\t "+MathMax)
    println("English:\t"+Englishaverage+"\t"+EnglishMin+"\t "+EnglishMax)
    println("Physics:\t"+Physicsaverage+"\t"+PhysicsMin+"\t "+PhysicsMax)
  }
 
  def getDataMale(value: ArrayBuffer[Student]): Unit = {
    var Mathaverage: Double = 0;
    var MathSum: Double = 0;
    var MathMin: Double = value(0).Math;
    var MathMax: Double = 0;
 
    var Englishaverage: Double = 0;
    var EnglishSum: Double = 0;
    var EnglishMin: Double = value(0).English;
    var EnglishMax: Double = 0;
 
    var Physicsaverage: Double = 0;
    var PhysicsSum: Double = 0;
    var PhysicsMin: Double = value(0).Physics;
    var PhysicsMax: Double = 0;
 
    var number = 0;
 
    for (i <- 0 until value.length) {
      if (value(i).gender.equals("male")) {
        number = number + 1
        //三科总数
        MathSum = value(i).Math + MathSum
        EnglishSum = value(i).English + EnglishSum
        PhysicsSum = value(i).Physics + PhysicsSum
        //最大和最小
        if (value(i).Math > MathMax) {
          MathMax = value(i).Math;
        }
        if (value(i).English > EnglishMax) {
          EnglishMax = value(i).English;
        }
        if (value(i).Physics > PhysicsMax) {
          PhysicsMax = value(i).Physics;
        }
        if (value(i).Math < MathMin) {
          MathMin = value(i).Math;
        }
        if (value(i).English < EnglishMin) {
          EnglishMin = value(i).English;
        }
        if (value(i).Physics < PhysicsMin) {
          PhysicsMin = value(i).Physics;
        }
      }
 
    }
    //平均值
    Mathaverage=MathSum/number
    Englishaverage=EnglishSum/number
    Physicsaverage=PhysicsSum/number
    println("course\t average\t min\t max \t(Male)")
    println("Math:\t   "+Mathaverage.formatted("%.2f")+"\t\t"+MathMin+"\t "+MathMax)
    println("English:\t   "+Englishaverage+"\t\t"+EnglishMin+"\t "+EnglishMax)
    println("Physics:\t   "+Physicsaverage.formatted("%.2f")+"\t\t"+PhysicsMin+"\t "+PhysicsMax)
  }
 
  def getDataFeMale(value: ArrayBuffer[Student]): Unit ={
    var Mathaverage:Double=0;
    var MathSum:Double = 0;
    var MathMin:Double = value(1).Math;
    var MathMax:Double = 0;
 
    var Englishaverage:Double=0;
    var EnglishSum:Double = 0;
    var EnglishMin:Double = value(1).English;
    var EnglishMax:Double = 0;
 
    var Physicsaverage:Double=0;
    var PhysicsSum:Double = 0;
    var PhysicsMin:Double = value(1).Physics;
    var PhysicsMax:Double = 0;
 
    var number = 0;
 
    for (i <- 0 until value.length){
      if(value(i).gender.equals("female")){
        number=number+1
        //三科总数
        MathSum = value(i).Math+MathSum
        EnglishSum = value(i).English+EnglishSum
        PhysicsSum = value(i).Physics+PhysicsSum
        //最大和最小
        if(value(i).Math>MathMax){
          MathMax=value(i).Math;
        }
        if(value(i).English>EnglishMax){
          EnglishMax=value(i).English;
        }
        if(value(i).Physics>PhysicsMax){
          PhysicsMax=value(i).Physics;
        }
        if(value(i).Math<MathMin){
          MathMin=value(i).Math;
        }
        if(value(i).English<EnglishMin){
          EnglishMin=value(i).English;
        }
        if(value(i).Physics<PhysicsMin){
          PhysicsMin=value(i).Physics;
        }
      }
    }
    //平均值
    Mathaverage=MathSum/number
    Englishaverage=EnglishSum/number
    Physicsaverage=PhysicsSum/number
    println("course\t average\t min\t max \t(FeMale)")
    println("Math:\t   "+Mathaverage.formatted("%.2f")+"\t\t"+MathMin+"\t "+MathMax)
    println("English:\t   "+Englishaverage.formatted("%.2f")+"\t\t"+EnglishMin+"\t "+EnglishMax)
    println("Physics:\t   "+Physicsaverage.formatted("%.2f")+"\t\t"+PhysicsMin+"\t "+PhysicsMax)
  }
}
class Student(id1:Int,gender1:String,Math1:Double,English1:Double,Physics1:Double){
  var id:Int = id1
  var gender:String = gender1
  var Math:Double = Math1
  var English:Double = English1
  var Physics:Double = Physics1
 
  override def toString = s"Student($id, $gender, $Math, $English, $Physics)"
}