java第4-6次题目集blog
1.前言
本次blog主要是题目集4-6的总和，主要分析每次题目集中的最后一题，答题判断程序，每次最后一题难度增加。
题目集4
知识点：类和对象的使用，继承，正则表达式，HashMap<>，LinkedHashMap<>，List<>数据结构。
题量：题目数为3题。
难度：前面2题简单，最后一题难度增加。
题目集5
知识点：抽象类的使用，继承，正则表达式，Map<>，二维数组
题量：题目数为3题。
难度：后面2题简单，第一题难度增加。
题目集6
知识点：抽象类的使用，继承，正则表达式，Map<>，二维数组，List<>等
题量：题目数为1题。
难度：难度在上一次基础上增加。
2.设计与分析
答题判题程序-4
答题判题程序-4是一个模拟答题和判题的系统，它能够处理包括选择题、填空题在内的多种题型，并支持多张试卷的管理。该程序在答题判题程序-3的基础上进行了扩展，增加了对选择题和填空题的支持，以及对多张试卷的处理。
类和对象设计
Quiz 类
属性：题目编号（id）、题目描述（description）、标准答案（solution）
方法：
构造函数：初始化题目的属性。
matchAnswer：判断给定的答案是否与标准答案匹配。
getResult：获取题目的判题结果和得分。
StandardQuiz 类
继承自 Quiz 类，表示标准题目。
方法：
matchAnswer：重写父类方法，判断答案是否与标准答案完全匹配。
getResult：重写父类方法，返回题目描述、学生答案和判题结果。
MultipleChoiceQuiz 类
继承自 Quiz 类，表示选择题。
属性：正确答案集合（correctAnswers）
方法：
matchAnswer：重写父类方法，判断答案是否完全包含所有正确答案且不包含错误答案。
getResult：重写父类方法，返回题目描述、学生答案和判题结果。
解释：
MultipleChoiceQuiz 类处理选择题的判题逻辑，支持多选题，答案可以是多个正确答案的集合
FillInTheBlankQuiz 类
继承自 Quiz 类，表示填空题。
方法：
matchAnswer：重写父类方法，判断答案是否包含在标准答案中。
getResult：重写父类方法，返回题目描述、学生答案和判题结果。
TestPaper 类
属性：
试卷编号（paperId）
题目分数映射（quizScores）
总分（totalScore）
方法：
addQuiz：向试卷中添加题目及其分数。
checkTotalScore：检查试卷的总分是否为100分，并在不是100分的情况下打印警告信息。
ExamSet 类
属性：
题目集合（quizzes）
试卷集合（testPapers）
学生集合（students）
被删除的题目集合（deletedQuizzes）
结果列表（results）
方法：
addQuiz：向考试系统中添加一个新的题目。
addTestPaper：向考试系统中添加一张新的试卷。
addStudent：向考试系统中添加一个新的学生。
deleteQuiz：标记一个题目为已删除。
validateAndScoreAnswer：验证给定试卷编号和学生ID的答案，并计算得分。
printResults：打印所有结果。
主程序流程
输入处理
使用 Scanner 类读取控制台输入，收集所有输入，直到遇到 "end" 标记。
处理题目信息
解析输入的题目信息，并将其存储在 ExamSet 的 quizzes 映射中。
处理试卷信息
解析输入的试卷信息，并创建 TestPaper 对象，将其存储在 ExamSet 的 testPapers 映射中。
处理学生信息
解析输入的学生信息，并将其存储在 ExamSet 的 students 映射中。
处理删除题目信息
解析输入的删除题目信息，并更新 ExamSet 的 deletedQuizzes 集合。
处理答卷信息
解析输入的答卷信息，使用 ExamSet 的 validateAndScoreAnswer 方法来验证答案并计算得分。
输出结果
调用 ExamSet 的 printResults 方法，输出每个问题的题目内容、学生的答案和判题结果。
家居强电电路模拟程序-1
家居强电电路模拟程序-1是一个模拟智能家居中强电电路的系统，它能够模拟开关、分档调速器、连续调速器、白炽灯、日光灯和吊扇等设备的行为。该程序通过接收输入信息来模拟电路的连接和设备的状态变化，并输出每个设备的状态。
类和对象设计
CircuitDevice 类
属性：
设备标识符（id）
输入电压（inputVoltage）
输出电压（outputVoltage）
方法：
updateState：更新设备的状态。
getState：获取设备的状态。
setInputVoltage：设置设备的输入电压。
updateOutputVoltage：更新设备的输出电压。
Switch 类
继承自 CircuitDevice，表示开关设备。
属性：
是否闭合（isClosed）
方法：
updateState：切换开关的开闭状态。
updateOutputVoltage：根据开关状态更新输出电压。
SteppedRegulator 类
继承自 CircuitDevice，表示分档调速器设备。
属性：
档位（level）
档位电压级别（LEVELS）
方法：
updateState：根据命令调整档位。
updateOutputVoltage：根据档位更新输出电压。
ContinuousRegulator 类
继承自 CircuitDevice，表示连续调速器设备。
属性：
档位参数（level）
方法：
updateState：根据命令设置档位参数。
updateOutputVoltage：根据档位参数更新输出电压。
IncandescentLamp 类
继承自 CircuitDevice，表示白炽灯设备。
方法：
getState：根据输入电压返回亮度。
FluorescentLamp 类
继承自 CircuitDevice，表示日光灯设备。
方法：
getState：根据输入电压返回亮度。
CeilingFan 类
继承自 CircuitDevice，表示吊扇设备。
方法：
getState：根据输入电压返回转速。
Circuit 类
属性：
设备映射（devices）
连接列表（connections）
方法：
addDevice：添加设备。
addConnection：添加连接。
updateCircuit：更新电路状态。
executeCommand：执行控制命令。
getStates：获取所有设备的状态。
主程序流程
初始化电路：创建 Circuit 对象，并添加设备和连接。
读取输入：使用 Scanner 类读取控制台输入，包括设备连接信息和控制命令。
执行命令：根据输入的控制命令更新设备状态。
更新电路：根据设备状态更新电路的电压。
输出结果：输出所有设备的状态。
家居强电电路模拟程序-2
家居强电电路模拟程序-2在家居强电电路模拟程序-1的基础上进行了扩展，增加了对电阻的考虑、并联电路的支持以及落地扇的模拟。这个程序能够更全面地模拟智能家居中的强电电路行为。
对比家居强电电路模拟程序-1增加的要求
电阻的考虑：本次迭代考虑了白炽灯、日光灯、吊扇和落地扇的电阻，这影响了电路中电流的分布和设备的电压。
并联电路的支持：程序现在能够处理并联电路，包括多个串联电路并联在一起的情况。
落地扇的模拟：新增了落地扇的模拟，其工作电压区间和转速区间与吊扇有所不同。
类和对象设计
CircuitDevice 类
属性：
设备标识符（id）
输入电压（inputVoltage）
输出电压（outputVoltage）
电阻（resistance）
方法：
updateState：更新设备的状态。
getState：获取设备的状态。
setInputVoltage：设置设备的输入电压。
updateOutputVoltage：更新设备的输出电压。
Switch 类
继承自 CircuitDevice，表示开关设备。
属性：
是否闭合（isClosed）
方法：
updateState：切换开关的开闭状态。
updateOutputVoltage：根据开关状态更新输出电压。
SteppedRegulator 类
继承自 CircuitDevice，表示分档调速器设备。
属性：
档位（level）
档位电压级别（LEVELS）
方法：
updateState：根据命令调整档位。
updateOutputVoltage：根据档位更新输出电压。
ContinuousRegulator 类
继承自 CircuitDevice，表示连续调速器设备。
属性：
档位参数（level）
方法：
updateState：根据命令设置档位参数。
updateOutputVoltage：根据档位参数更新输出电压。
IncandescentLamp 类
继承自 CircuitDevice，表示白炽灯设备。
方法：
getState：根据输入电压返回亮度。
FluorescentLamp 类
继承自 CircuitDevice，表示日光灯设备。
方法：
getState：根据输入电压返回亮度。
CeilingFan 类
继承自 CircuitDevice，表示吊扇设备。
方法：
getState：根据输入电压返回转速。
FloorFan 类
继承自 CircuitDevice，表示落地扇设备。
方法：
getState：根据输入电压返回转速。
Circuit 类
属性：
设备映射（devices）
串联电路映射（serialCircuits）
并联电路映射（parallelCircuits）
方法：
addDevice：添加设备。
addSerialCircuit：添加串联电路。
addParallelCircuit：添加并联电路。
updateCircuit：更新电路状态。
executeCommand：执行控制命令。
getStates：获取所有设备的状态。
主程序流程
初始化电路：创建 Circuit 对象，并添加设备和电路。
读取输入：使用 Scanner 类读取控制台输入，包括设备连接信息、控制命令和电路信息。
执行命令：根据输入的控制命令更新设备状态。
更新电路：根据设备状态和电路结构更新电路的电压。
输出结果：输出所有设备的状态。
3.踩坑心得
1.在家居强电电路模拟程序-1中出现多个开关不能正确处理，最后增加了代码在最后判断整个回路是否联通。
在执行命令后立即调用 updateCircuit 方法更新电路状态，确保每次命令执行后电路状态都是最新的。这涉及到了命令执行与状态更新的时序问题，确保电路状态的一致性和准确性。这些更改和添加的功能反映了对电路模拟程序的进一步细化和优化，使其更接近实际电路的行为，同时也提高了代码的效率和可读性。
2.在实验答题判题程序-4中最开始没能正确的分割多选题的答案导致答案丢失，后修改分割的逻辑成功
未修改前输出
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信Apartially correct
20201103 Tom: 0 4~4
修改后
alert: full score of test paper1 is not 100 points
1+1=5false
党十八大报告提出要加强()建设。A 政务诚信 B 商务诚信 C社会诚信 D司法公信~A C~partially correct
20201103 Tom: 0 4~4
在处理字符串解析时，必须仔细考虑分割和提取逻辑，确保所有可能的输入都能被正确处理。
3.在家居强电电路模拟程序-2中如何处理电路闭合状态的检查和更新电压的逻辑。最开始无论电路是否闭合，只要主电路存在，就会更新电压，修改后如果主电路不存在或电路不闭合，则会将所有设备的输入电压设为0
4.在开发家居强电电路模拟程序-2的过程中，我最初对电路模拟的深层机制理解不足，这导致模拟结果与实际电路行为存在偏差。通过深入研究相关资料，我掌握了电路模拟的核心原则，并据此优化了我的代码架构。我原先的设计未能充分考虑电阻对电路行为的影响，这使得模拟结果缺乏准确性。在对电路模拟的基础知识有了更深刻的理解后，在电压计算中纳入了电阻因素。这一改进不仅提升了模拟结果的精确度，也增强了系统的适应性和灵活性。通过这次经验，我认识到了深入理解模拟对象物理特性的重要性，以及在软件开发中不断学习和应用新知识的价值。
4.改进建议
输入验证与正则表达式应用
增强输入验证：对于所有输入数据，使用正则表达式进行格式验证，确保数据的格式符合预期。例如，对于学生答案，可以验证是否为数字或特定格式的字符串。
实时反馈：在输入不符合格式时，立即给出错误提示，并允许用户重新输入，而不是在处理结束后才报告错误。
异常处理机制
全局异常处理：为整个程序或关键部分添加全局异常处理逻辑，确保任何未被捕获的异常都能被妥善处理。
细化异常类型：针对不同类型的输入错误抛出具体的异常，并在捕获时给出具体的错误信息，便于问题定位和修复。
逻辑分离与模块化
功能模块化：将输入解析、业务逻辑处理、结果输出等分离成独立的模块或类，降低耦合度，提高代码的可读性和可维护性。
单一职责原则：确保每个类或方法只处理一种类型的任务，简化调试和测试过程。
性能优化
选择合适的数据结构：根据实际使用场景选择最合适的数据结构，例如在需要频繁查找的场景使用HashMap，在需要有序数据时使用TreeMap。
电路模拟精度提升
数值计算方法：使用更精确的数值计算方法来处理电路中的电压和电流计算，避免因浮点数精度问题导致的模拟误差。
异常处理与电路安全
电路安全检查：在模拟电路连接时，增加短路和过载保护逻辑，确保电路模拟的安全性。
5.总结
本阶段的三次题目集涉及了答题判题程序和家居强电电路模拟程序，涵盖了从基本的面向对象编程到复杂的电路模拟和数据处理。以下是从这些题目中学到的知识和需要进一步学习及研究的领域，学习了如何设计类和对象来模拟现实世界中的问题，如答题判题程序中的题目、试卷、学生信息，以及家居电路模拟中的开关、调速器、灯具等。学习了如何使用正则表达式进行输入验证，确保数据的正确性和程序的健壮性。了解了在Java中处理异常的重要性，以及如何使用 try-catch 块来捕获和处理异常。加深了对封装、继承和多态等概念的理解，尤其是在答题判题程序和家居电路模拟程序中的应用。深入学习更复杂的数据结构和算法，以解决更大规模的问题，对于家居电路模拟程序，需要进一步学习电路理论、电子元件特性等专业知识，以更准确地模拟电路行为。通过本阶段的学习，我们不仅提升了自己的编程技能，也对软件开发有了更深入的理解。未来的学习将更加注重实践和深入研究，以应对更加复杂和挑战性的项目。
