BUAA_OO_2022 第三单元总结

一、单元目标

　　模拟实现一个社交网络系统，实现此社交网络成员、组、消息、成员关系的管理、查询和处理；熟悉JML规格化语言；巩固图论知识，如最短路径、最小生成树；了解JAVA异常处理机制

 

二、第九次作业

　　2.1 难点

　　query_circle: 判断成员之间是否连通

　　query_block_sum: 判断连通块块数

　　2.2 架构设计

　　总体架构：按照官方包中的架构，实现MyNetwork、MyGroup、MyPerson、Main、以及异常类

　　数据的存放和管理：JML规格中并没有规定数据容器的类型，因此我选择了便于查询的HashMap，以PersonID为索引保存people，groups，acquaintance和value

　　自定义异常类：在每个自定义异常类中加入静态属性ID_CNT实现对每个ID触发异常的次数进行计数，用HashMap实现

　　并查集：本次作业要查询节点之间的连通性，且不涉及删边操作，适合使用并查集。在合并两棵树时，对树的深度进行比较，优化合并，使树的深度不超过log n，可以降低查找树顶的时间复杂度。为了以O(1)复杂度响应qbs指令，我将每个连通块对应的顶部节点存在数组rootNodes中，rootNodes的长度就等于连通块块数，并在增加节点和树合并时对数组进行维护

　　2.3 性能BUG

　　无性能bug。

 

三、第十次作业

　　3.1 难点

　　query_least_connection：查询最小生成树的边权和

　　3.2 架构设计　　

　　总体架构：额外增加了Edge类，并使用edges数组保存所有边的端点、权值

　　最小生成树：并查集加Kruscal算法。Kruscal算法需要每次取权值最小的边，为了提高速度，edges数组必须保持有序，按照权值低到高的顺序排列，因此在增加边时要根据权值插入到适当的位置。使用并查集是为了在Kruscal算法中快速判断边的端点是否分属两个不同的连通块，类似第九次作业的query_circle

　　3.3 性能BUG

　　query_group_value_sum指令出现性能bug。原因是每次都要遍历group中的所有成员取其value，再进行计算。改为在group对象中维护一个value_sum值，bug消失

 

四、第十一次作业

　　4.1 难点

　　delete_code_emoji: 根据热度阈值对emoji进行筛选、删除

　　send_indirect_message: 查询两个节点之间的最短路径长度

　　4.2 架构设计

　　总体架构：只增加了指导书中要求增加的类

　　dce指令：维护了一个热度有序的emoji数组HeatList，从头开始遍历删除emoji，直到emoji热度不小于阈值即可

　　最短路径：实现了Dijkstra算法

　　4.3 性能BUG

　　sim指令出现超时情况，原因是Dijkstra算法复杂度太高，应该使用堆优化的Dijkstra算法，将边加入小顶堆，按照端点与当前点集间距离进行比较，降低寻找下一个节点的时间复杂度

 

五、自测

 　　本来考虑使用JMLUnitNG结合jml规格代码进行自动测试，但是JMLUnitNG生成的样例太特殊，覆盖率也不高，改为使用JUnit自行编写测试数据。首先在requires条件范围内构造随机数据和特殊数据，对应结果进行ensures条件验证。其中简单的ensures条件可以直接转化为assert语句，复杂的ensures条件如：保证最小生成树的边权和最小，则需要自己根据对规格的理解另行编程验证

 

六、Network扩展

　　6.1 扩展需求　　

　　假设出现了几种不同的Person

　　Advertiser：持续向外发送产品广告
　　Producer：产品生产商，通过Advertiser来销售产品
　　Customer：消费者，会关注广告并选择和自己偏好匹配的产品来购买 -- 所谓购买，就是直接通过Advertiser给相应Producer发一个购买消息
　　Person：吃瓜群众，不发广告，不买东西，不卖东西
　　如此Network可以支持市场营销，并能查询某种商品的销售额和销售路径等 请讨论如何对Network扩展，给出相关接口方法，并选择3个核心业务功能的接口方法撰写JML规格（借鉴所总结的JML规格模式）

　　6.2 扩展实现

　　新增类：Advertiser、Producer、Customer继承自Person；Advertisement继承自Message

 

// 发送广告
/*@ public normal_behavior
      @ requires contains(productId) && containsMessage(advertisementId);
      @ assignable advertisements;
      @ ensures advertisements.length == \old(advertisements.length) + 1;
      @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(advertisements.length);
      @   (\exists int j; 0 <= j && j < advertisements.length; advertisements[j] == (\old(advertisements[i]))));
      @ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < advertisements.length; advertisements[i].getId() == productId && advertisements[i].getAdvertiserId == advertiserId);
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (MessageIdNotFoundException e) !containsMessage(productId)；　
　　　 @ signals (PersonIdNotFoundException e) !contains(advertiserId);
@*/ 
public void sendAdvertisement(int advertiserId, int productId) throws PersonIdNotFoundException, MessageIdNotFoundException;

// 购买商品
/*@ public normal_behavior
      @ requires contains(personId);
      @ requires containsProduct(productId);
      @ requires containsProducer(producerId);
      @ ensures getPerson(personId).money = \old(getPerson(personId).money) - getProduct(productId).getValue();
      @ ensures getProducer(producerId).getProduct(productId).getGoodsNum() = \old(getSaler(salerId).getProduct(productId).getGoodsNum()) - 1;
      @*/
    public /*@ pure @*/void purchaseProduct(int personId, int productId, int producerId);

// 查询商品价值
/*@ public normal_behavior
      @ requires containsProduct(productId);
      @ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < product.length; 
      @     product[i].getId() == productId && \result == product[i].getValue());
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (ProductNotFoundException e) !containsMessage(productId);
      @*/
int getProductValue(int productId) throws MessageIdNotFoundException

 

七、心得体会

　　收获：1. 掌握了JML规格的基本读写能力，理解了规格在合作开发中的意义，JML规格消除了自然语言的多义性，使用JML可以降低交流成本，保证规格提供者与具体实现者对类或方法的理解高度一致。2. 了解了自定义异常类以及JAVA异常处理机制，通过自己对异常类的实现和官方包RUNNER类源码的阅读，知道了异常是由被调用的下层方法抛出，上层方法捕获或继续抛出，最后被用户处理或被JVM捕获

　　小反思：缺乏对指令数、程序运行时间、算法复杂度进行评估的能力，不知道题目所能容忍的时间复杂度是哪个级别，导致出现性能bug