oo第三单元——社交网络

第三单元的作业背景是实现一个社交观关系模拟系统，主要训练了JML的阅读和理解能力，和图的一些数据结构和算法。

JML语言的理论基础

JML相对于实现代码是比较抽象的，规定了方法的前提副作用结果、数据的约束等，相当于搭建了一个框架，我们这个单元做的就是根据规格补充代码，实现规格定义的功能。

方法规格主要是看懂前置条件、后置条件和副作用，将前置条件和后置条件对应起来，有时还需要抛出异常，注意if-else的包含关系可能在写代码的过程中出错，特别注意副作用，副作用中没有提到的变量是不能改变，即使不影响这个方法的结果。

数据规格是对类中的数据进行一定的限制，有不变式和约束。两者都是可见条件下的约束，意思是强调调用方法的开始和结束状态，而在方法执行过程中可以短暂改变。不变式和约束的区别是不变式限制的是数据的状态，约束是限制的是数据变化时的状态。

JML应用工具链

OpenJML：可以检查写的JML规格的格式，也可以对内容进行简略的检查。

下载完openjml.jar包后，新建一个test文件夹，将所要测试的文件放入文件夹中，在命令行中执行指令

java -jar openjml.jar te/test.java

 

如果有语法错误会报错

JMLUnitNG：自动生成测试程序

下载jmlunitng.jar包，保证jdk1.8,将待测试的java文件放入，依次执行下面的指令

java -jar jmlunitng.jar test/MyGroup.java
javac -cp jmlunitng.jar test/*.java
java -jar openjml.jar -rac test/MyGroup.java
java -cp jmlunitng.jar test.MyGroup_JML_Test

结果很奇怪的报错

测试了一个简单的java文件，结果如下

　　

作业架构设计

本次左右的基本架构都由JML通过接口的方式给出，需要自己编写相应的类，要做的工作有选择合适的容器，实现方法，重点是图的算法。第二次和第三次作业还需要考虑性能。

第一次作业是Runnr根据输入的指令调用NetWork的相关方法，Network中根据需要调用Person的方法。由于第一次作业中没有性能的要求，我选择的是比较常用的ArrayList容器。

这次作业有关图的部分使用的邻接表和dfs

这次作业在强测和互测中均未发现bug

 

第二次作业新增了Group类，也新增了对性能的要求。我在MyGroup中对sum(age)和sum(age²)做了缓存处理，在 getRelationSum和getValueSum中利用对称性化简了遍历的过程。考虑到递归深度可能会比较大，可能会发生爆栈，所以把dfs算法替换成bfs算法。

第二次作业因为强测中太多超时了没有进入互测。发现有很多地方可以优化，当需要在数组里查找一个元素的时候，ArrayList只能遍历，效率太低，HashMap或者HashSet容器利用Hashcode查找，不用遍历，效率会提高很多。getRelationSum和getValueSum即使做了优化也需要二重遍历，所以也应该设置缓存。

 

第三次作业新增了一些图类的算法，在最短路径中我是用的是dijkstra算法，并且使用了堆优化，利用了PriorityQueue这个容器。在强连接中我先用Tanjar找到图中的割边，然后去掉割边后利用bfs算法再次寻找两个点是否联通。在qeryBlockSum中我没有用查集算法，也是用的bfs算法，一次bfs查询到的节点都属于一个block，没有查询到的一定不属于这个block。

这次作业在强测中关于最短路径的测试点都超了时，在bug修复时发现

心得体会

 根据JML写规格需要灵活处理，因为JML相对来说形式非常固定，但是实现的时候java语言给我们提供了很多方式的实现方法，比如在数组中查找元素的时候，JML中只能用 exist 或者 forall 来实现，一开始接触JML的时候惯性思维让我在代码实现的过程中也使用这样遍历的方式来实现，直到第二次作业中在性能方面效率太低才想起来使用Hashcode查找效率很高。所以虽然JML给出了一定的实现思路，但是不一定是最好的，写代码的时候或者写完代码应该思考一下怎样利用Java强大的包进行优化。

这次作业对图的要求比较高，用到了很多算法，像dijkstra，bfs，dfs等之前数据结构课学习过，但是也有像Tarjan、堆优化、并查集等之前没有接触过，需要自己搜索资料。通过这个单元的作业，我感觉培养自己上网搜索资料，并且把资料理解学习后能快速的转化为自己的思路，能够在代码中实现的能力很重要。在日后会遇到更多的算法，更多老师没有讲过的或者之前没有学习过的，所以快速的自学和应用能力很重要。