南昌航空大学 22207209-侯智慧-第一次blog作业

一、前言
在过去的几个月中，我全身心地投入到了Javapta课程的学习中，尤其是三次极具挑战性的大作业。这些作业不仅是对我Java编程技能的考验，也是我在计算机科学领域不断探索和成长的重要里程碑。
最初接触这些作业时，我感到有些不知所措。每个项目都要求我们运用不同的Java特性，从基本的面向对象编程到复杂的数据结构和算法优化。面对这些挑战，我逐渐意识到，学习编程不仅仅是掌握语法和工具，更是培养一种解决问题的思维方式。
在项目进行过程中，我不断遇到各种技术难题和逻辑陷阱。有时候，一个小小的错误可能会花费数小时甚至数天去调试和修复。然而，正是在这些反复试错和不断迭代的过程中，我的编程能力得到了显著提升。我学会了如何更有效地调试代码，如何优化算法以提高程序效率，以及如何在团队协作中利用版本控制工具来管理项目。
此外，这些作业也让我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。在课堂上学到的概念，只有通过实际编码和项目应用，才能真正内化为自己的技能。每次成功解决一个棘手的问题，或者在项目中实现一个新功能，都会让我感受到极大的成就感和满足感。
在这篇博客中，我将详细分享每个作业的背景、我所采用的解决方案，以及在过程中积累的经验和教训。我希望这些分享不仅能帮助其他正在学习Java的同学，也能为那些对编程充满好奇和热情的人提供一些有用的启示。编程之路漫漫，但每一步的努力和探索都值得我们珍惜和回味。让我们一起继续这段充满挑战的学习旅程吧！
二、设计与分析
1.第一次作业7-1：设计一个风扇Fan类
（1）难度分析：

• 这道题目属于入门级别，主要考察面向对象编程的基础知识，包括类的定义、构造方法的使用、数据封装、常量的定义以及方法的重写。对于初学者来说，这道题目是一个很好的练习机会，可以帮助他们理解和掌握Java类的基本结构和功能。
  （2）知识点分析：
• 常量的定义：
  题目要求定义三个表示风扇速度的常量（SLOW、MEDIUM、FAST），这可以通过public static final关键字来实现。常量是不可变的，通常在类中定义为public和static。
• 私有数据域：
  题目要求定义几个私有数据域，包括speed、on、radius和color。这些数据域需要通过构造方法进行初始化，并通过访问器（getter）和修改器（setter）进行访问和修改。
• 构造方法：
  需要实现一个无参构造方法和一个有参构造方法。无参构造方法用于创建默认对象，而有参构造方法用于根据给定参数创建自定义对象。
• 访问器和修改器：
  访问器和修改器是用于访问和修改私有数据域的方法。它们通常被命名为getX和setX，其中X是数据域的名称。
• toString方法的重写：
  toString方法用于返回对象的字符串表示。需要根据风扇的状态（开或关）返回不同的字符串信息。
• 对象的创建和使用：
  题目要求创建两个Fan对象，并通过调用toString方法显示对象的信息。这涉及到对象的实例化和方法调用。
  （3）类图的设计
  
  （4）踩坑心得
• 无
  2.7-5 答题判题程序-1
  （1）难度分析：
• 这道题目属于中等难度，涉及到面向对象编程的多个方面，如类设计、集合操作、字符串处理和输入输出等。
  (2)知识点分析：
• 集合操作：
  使用List集合来存储题目和答案，涉及到集合的添加、遍历、排序等操作。
• 字符串处理：
  需要对输入的字符串进行解析和处理，提取题号、题目内容和答案等信息。这涉及到字符串分割、替换和修剪等操作。
  (3)类图的设计
  
  
  （4）踩坑心得及改进建议
• 输入过程中没有正确的去掉空格
  
  在这段代码中正确的处理了去掉空格的操作，利用trim()函数去空格，如果不正确的去掉空格，输出中会有多余的空格，导致与输入中的标准答案不匹配，导致出错。
  String[] parts = question.split("#"); // 使用 "#" 分隔每部分信息利用这段函数，将题目类的所有信息都分隔出来，以保证后续与答题类的匹配。
• 答题信息中没有正确的处理"#A:"+答案内容
  正确的处理为：String[] userAnswers = input.nextLine().replaceAll("#A:", "").trim().split("\s+");
  其中.replaceAll("#A:", "")，目的是为了使用正则表达式将字符串中的#A:部分替换为空字符串。这一步的目的是去掉输入中用于标识答案部分的前缀#A:，以便后续处理。
  .split("\s+")，目的是为了使用正则表达式\s+来分割字符串。\s+表示匹配一个或多个空白字符（包括空格、制表符、换行符等），因此该方法会将输入字符串按空白字符分割成多个部分，
  结果是一个字符串数组，其中每个元素对应一个用户提供的答案。
  3.7-4 答题判题程序-2
  （1）难度分析
  这道题目属于较难题目
• 多种输入类型的处理:
  输入信息包括题目信息、试卷信息和答卷信息，这些数据可能会混合输入，并且顺序不定，需要程序能够正确地解析和区分。
  解析输入格式的复杂性增加了实现的难度，尤其是在处理格式不正确或不完整的输入时。
• 数据结构设计:
  需要设计合适的数据结构来存储题目、试卷和答卷的信息，并且这些数据结构之间要有合理的关联。
  例如，题目和试卷之间通过题号关联，试卷和答卷通过试卷号关联。
• 逻辑实现的复杂性:
  需要实现对答案的判定，并计算每道题的得分以及总分。
  还要处理特殊情况，例如试卷总分不为100的警示、答卷中多余或缺失的答案处理等。
• 输出格式的复杂性:
  输出需要根据不同的条件给出不同的信息，这要求程序能够灵活地生成输出，并且格式必须严格符合要求。
• 错误处理:
  需要处理各种可能的错误情况，例如输入格式错误、找不到试卷号等。
  （2）知识点分析
• 字符串处理:
  使用正则表达式和字符串操作方法（如split、trim、replaceAll等）来解析和处理输入字符串。
• 集合和映射:
  使用集合（如List、Map）来存储和管理题目、试卷和答案信息。
  （3）类图的设计
  
  
  （4）踩坑心得及改进建议
• 出现所有测试点都是非零返回
  问题出现在输入时
  
  修改之前的代码中没有加上.trim()操作导致对于正则表达的拆解有问题，导致所有测试点非零返回。
  .trim() 的作用是去除字符串两端的空格，可以处理输入数据中题号、内容或前后不小心包含空格的情况，避免因为这些额外的空格导致程序出错。
• 在输入的处理中错误的使用了空格分隔
  String[] parts = line.split(" ");
  错误地使用了空格分割 #N 行，而 #N 行的格式是用 # 分隔字段的。
  String[] parts = line.split("#");
  使用 # 分割，并添加了 .trim() 去除空格，确保题号、内容和标准答案解析正确。
• 出现单试卷单答卷满分不是100分的问题
  
  是因为在输入函数InputHandler类中在创建试卷时，没有检查所选题目的分数总和是否等于 100 分，导致试卷满分可能不是 100 分。
  修改意见： 在 InputHandler 类的 processQuestions 方法中，添加了对试卷总分的检查。在创建完试卷后，计算试卷的总分，并与 100 分进行比较。如果不等于 100 分，则将警报信息添加到 alerts 列表中。
  if (paper.getTotalScore() != 100) {
  alerts.add("alert: full score of test paper" + paperNumber + " is not 100 points");
  }
• 出现2试卷2答卷 满分不是100 答案有缺失 答卷试卷号不匹配的问题
  
  出现问题的原因是因为学生提交的答卷可能与试卷不匹配，可能答卷中指定的试卷号不存在。
  修改意见：当指定的试卷号不存在是，可以添加一个带有空试卷的Answer对象
  修改后的代码：
  TestPaper paper = testPapers.get(paperNumber);
  if (paper == null) {
  System.out.println("The test paper number does not exist"); // 明确提示试卷号不存在
  // 将 Answer 对象添加到 allAnswers 列表中，即使试卷不存在，以便后续统一处理和输出结果
  allAnswers.add(new Answer(null)); // 添加一个带有空试卷的 Answer 对象
  return;
  }
  4.7-3 答题判题程序-3
  （1）难度分析
  这道题目是一道综合性较高的编程题，涉及到多个知识点和复杂的逻辑处理。
• 输入格式复杂：
  题目要求处理多种不同格式的输入数据，包括题目信息、试卷信息、学生信息、答卷信息和删除题目信息。这些信息的格式各不相同，并且输入顺序可能是混乱的，这要求程序具有很强的解析能力。
• 数据关联性强：
  不同类型的数据之间有着紧密的关联。例如，试卷信息中的题目编号需要与题目信息对应，答卷信息中的试卷号和学号需要与试卷信息和学生信息对应。这种关联性要求程序在解析和处理数据时保持一致性。
• 多种错误处理：
  题目要求对多种错误情况进行处理，包括格式错误、题目引用错误、试卷号引用错误和学号引用错误。这需要程序能够检测并处理多种异常情况，并给出相应的提示信息。
• 多种输出格式：
  根据不同的输入情况，程序需要输出不同的提示信息和结果，包括试卷总分警示、答卷信息、判分信息、被删除题目提示信息、题目引用错误提示信息等。这要求程序能够根据不同的逻辑分支生成多种格式的输出。
  逻辑复杂：题目涉及到的逻辑判断较多，包括答案的正确性判断、题目的有效性判断、分数的计算等。这需要程序能够处理复杂的业务逻辑。
  （2）知识点分析
• 类和对象：
  代码定义了多个类：Question、Paper、Student、AnswerSheet、InPut、OutPut。这些类分别代表题目、试卷、学生、答题纸、输入处理和输出处理。
  每个类都有自己的属性和方法，体现了面向对象编程中的封装性。
• 封装：
  类的属性通常是私有的（private），通过公共方法（public）访问和修改这些属性。这种封装机制有助于保护数据不被外部直接修改。
• 内部类：
  Paper类中定义了一个内部类QuestionScore，用于存储题目编号和分值。这种设计有助于将相关的逻辑和数据封装在一起。
• 列表和映射：
  使用List（如ArrayList）来存储题目、试卷、学生和答题纸的列表。
  使用Map（如HashMap）来存储答案列表，题目顺序号对应答案。这些数据结构有助于快速查找和存储数据。
• 集合：
  使用Set（如HashSet）来记录被删除的题目编号，确保题目编号的唯一性。
• 字符串分割和解析：
  使用String.split()方法对输入字符串进行分割，提取出题号、题目内容、标准答案等信息。
  使用正则表达式来验证输入格式的正确性。
• 字符串比较和修剪：
  使用String.trim()方法去除字符串首尾的空格。
  使用String.equals()方法比较字符串内容。
• 条件判断：
  使用if语句进行条件判断，验证输入的正确性，并根据不同情况执行不同的操作。
• 错误提示：
  检测到格式错误时，输出错误提示信息。
• 题目和答案的关联：
  通过题号和顺序号将题目与答案关联起来，判断答案的正确性并计算得分。
• 题目删除和失效处理：
  实现了题目删除功能，被删除的题目在答卷中显示为失效，并且得分为0。
• 试卷总分警示：
  检查试卷的总分是否为100分，并在不满足条件时给出警示。
• 无效试卷和学生处理：
  检查试卷号和学号的有效性，并在不匹配时输出相应的提示信息。
  （3）类图的设计
  
  
  （4）踩坑心得及改进建议
• 在有多个题目的时候，没有计算每一道题的得分，例如样例三：

N:1 #Q:1+1= #A:2

N:2 #Q:2+2= #A:4

T:1 1-5 2-8

X:20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www

S:1 20201103 #A:1-5 #A:2-4

D:N-2

end
在输出得分的时候，错误输出了：20201103 Tom:0~0，只有一道题的分数，而且我在代码中并没有去详细的记录每一道题的得分，输出中的两个0全都是总得分。
改进建议：
在OutPut类的processAnswerSheet方法中，增加了scoreDetails字符串来跟踪每个问题的得分。
// 新增代码
StringBuilder scoreDetails = new StringBuilder();
// 修改后的循环部分
for (Paper.QuestionScore questionScore : answerSheet.getPaper().getQuestions()) {
int questionNumber = questionScore.getQuestionNumber();
Question question = findQuestionByNumber(questionNumber);
if (question == null) {
QuestionsresultS.add("the question " + questionNumber + " invalid~0");
scoreDetails.append("0 ");
continue;
}
String answer = answerSheet.getAnswers().get(questionNumber);
if (answer == null) {
QuestionsresultS.add("answer is null");
scoreDetails.append("0 ");
continue;
}
boolean isRight = answer.equals(question.getAnswer());
QuestionsresultS.add(question.getContent() + "~" + answer + "~" + isRight);
int score = isRight ? questionScore.getScore() : 0;
scoreDetails.append(score).append(" ");
totalScore += score;
}
// 修改后的输出
System.out.println(answerSheet.getStudent().getStudentNumber() + " " + answerSheet.getStudent().getName() + ": " + scoreDetails.toString().trim() + "~" + totalScore);

• 没有意识到答案没有输入这个错误的优先级最高
  在答卷类没有输入答案的情况下输出报错的优先级应该是最高的，要比含错误格式输入、有效删除以及无效题目引用信息这些错误的优先级要高
  改进意见：
  答案检查逻辑：
  在OutPut类的processAnswerSheet方法中，处理每个答题卡时，首先检查答案是否存在：
  // 检查答案是否存在
  String answer = answerSheet.getAnswers().getOrDefault(order, "");
  if (answer.trim().isEmpty()) {
  QuestionsresultS.add("answer is null");
  scoreDetails.append("0 ");
  continue;
  }
  这里使用getOrDefault(order, "")来获取答案，如果答案不存在则返回空字符串。然后通过trim().isEmpty()检查答案是否为空或只有空格。如果是，添加"answer is null"到结果列表，并继续处理下一个问题。
  优先级控制：
  由于这个检查逻辑在处理每个问题的最开始进行，因此它的优先级自然最高。即使后续有其他检查（例如检查题目是否被删除或题目是否存在），这些检查都在答案为空的情况下被跳过，因为代码在发现答案为空后立即continue到下一个循环迭代。
  逻辑顺序：
  代码逻辑顺序确保了在任何其他验证（如题目是否被删除、题目是否存在）之前，首先检查答案是否为空。这种顺序确保了"answer is null"的错误信息在答案缺失时优先被输出。
• 出现部分测试点非零返回
  
  主要出现的问题就是无效试卷的引用。
  改进意见：
  if (answerSheet.isInvalidPaper()) {
  System.out.println("The test paper number does not exist");
  continue; // 直接跳过当前答卷的处理
  }
  if (answerSheet.isInvalidPaper() || answerSheet.isInvalidStudent()) {
  continue;
  }
  当检测到试卷或学生无效时，立即使用continue语句跳过当前答卷的进一步处理。这避免了程序试图处理无效数据时可能出现的错误。
• 没有分清楚试卷号和顺序号
  格式约束：
  答案数量可以不等于试卷信息中题目的数量，没有答案的题目计0分，多余的答案直接忽略，答案之间以英文空格分隔。
  答案内容可以为空，即””。
  答案内容中如果首尾有多余的空格，应去除后再进行判断。
  样例：
    #T:1 1-5 3-2 2-5 6-9 4-10 7-3
         #S:1 20201103 #A:2-5 #A:6-4
         1是试卷号
         20201103是学号
         2-5中的2是试卷中顺序号，5是试卷第2题的答案，即T中3-2的答案 
         6-4中的6是试卷中顺序号，4是试卷第6题的答案，即T中7-3的答案 
  注意：不要混淆顺序号与题号
  int order = paper.getQuestions().indexOf(questionScore) + 1;
  设置一个order来存顺序号。
  String answer = answerSheet.getAnswers().getOrDefault(order, "");
  if (answer.trim().isEmpty()) {
  QuestionsresultS.add("answer is null");
  scoreDetails.append("0 ");
  continue;
  }
  检查答案是否存在，根据上面的样例可以看到答案类的去都是顺序号。
  三、总结
  在过去的几个月中，深入学习Java编程的过程中，我经历了从基础到复杂的多个项目挑战。这些项目不仅让我掌握了Java的语法和特性，还培养了我解决问题的能力和编程思维。
  通过第一次作业，我巩固了面向对象编程的基础知识，理解了类的定义、构造方法、数据封装、常量定义和方法重写的重要性。这为我在后续项目中设计和实现复杂的类结构奠定了基础。
  随着作业难度的增加，我开始接触到集合操作、字符串处理和输入输出等中级知识点。这些技能在第二次作业中得到了充分的应用。我学会了如何有效地解析和处理输入数据，特别是在应对格式复杂的输入时，如何利用正则表达式和字符串操作来提取有用的信息。
  第三次作业则是对我编程能力的全面考验。面对多种输入类型、复杂的数据结构设计和多样的错误处理，我逐步提高了代码的健壮性和可维护性。我认识到，良好的代码结构和清晰的逻辑是解决复杂问题的关键。
  在整个学习过程中，我也积累了许多经验和教训。比如，正确处理输入中的空格和格式问题，确保程序的输出与预期一致；在设计数据结构时，保持数据之间的关联性和一致性；在处理错误时，优先处理那些对程序影响最大的错误。
  这些项目不仅提高了我的编程技术，也让我更加理解理论与实践相结合的重要性。每次解决一个难题或实现一个新功能，都会带给我极大的成就感和满足感。编程之路充满挑战，但每一次努力和探索都值得珍惜。未来，我将继续这段充满挑战的学习旅程，不断提升自己的技能和知识水平。