软件构造实验一报告

首先初始化一个List>二维List以存储矩阵，从文件中读取txt里面的数据，存入到二维List中。在这个步骤中检测是否含有非法字符，是否是/t，是否是空。读取完成后验证该矩阵是否为方阵，如果不是，输出错误并返回false，最后再分别计算各行、各列以及对角线之和，如果相等，则为Magic Square，否则不是，输出错误并返回false。

1. 1. generateMagicSquare()

给出的代码使用Merzirac法生成奇阶幻方：

首先向第一行正中的方格内填写1

以下依次向右上角的方格内填写2、3、4……

若右上角的方格内已经有数字，则向下移动一格继续填写

若右上角的方格超出矩阵的行，则移到矩阵下一列的最下端继续填写

若右上角的方格超出矩阵的列，则移到矩阵下一行的最左端继续填写

1. Turtle Graphics

徽标是在麻省理工学院创建的一种编程语言，最初用于在空间中移动机器人。添加到徽标语言中的Turtle图形允许程序员向屏幕上的“乌龟”发出一系列命令，这些“乌龟”会移动，随着它划一条线。Turtle图形也被添加到许多不同的编程语言中，包括Python，它是标准库的一部分。

1. 1. Problem 1: Clone and import

在本地创建一个workplace，在老师给的链接里面下载下来全部代码，放到工作台里进行编辑。

1. 1. Problem 3: Turtle graphics and drawSquare

这个问题要求使用现有的turn和forward，画一个正方形，就走两步转90度最后转出个正方形就可以了

1. 1. Problem 5: Drawing polygons

需要用到calculateRegularPolygonAngle()和drawRegularPolygon()。calculateRegularPolygonAngle()是给正多边形边数，计算正多边形内角1

有一个小问题就是int和double之间需要进行转换，可以用多种方法解决。drawRegularPolygon()是根据给出的多边形边数，直接画出来一个多边形。只需要调用alculateRegularPolygonAngle()计算出内角，再转换出外角，就可以画出来一个正多边形，具体步骤和画正方形没有什么区别。画正方形也可以调用这个函数，然后把边数设为4.

Problem 6: Calculating Bearings

需要用到calculateBearingToPoint()和calculateBearings()方法要保证这两个功能函数是对的。calculateBearingToPoint()是计算有一个初始方向时，想要指向一个给定点的时候，需要顺时针旋转的角度。传入的参数有现在的角度，和点的XY值。当前朝向的度数以向上方为0度。主要是利用正切tan来进行计算。calculateBearings()方法的参数为两个List，第一个List中为X的值，第二个为Y的值，需要返回一个List，包含所有需要转动的角度。只需要遍历两个集合，调用calculateBearingToPoint()方法即可，可设置一个变量记录当前朝向的角度。

1. 1. Problem 7: Convex Hulls

这道题主要是要实现凸包算法。在一个实数向量空间V中，对于给定集合X，所有包含X的凸集的交集S被称为X的凸包。X的凸包可以用X内所有点(X1，...Xn)的凸组合来构造。根据测试用例，就是在给定的point类型的点中，找到一个最小的凸包。由于是最小的凸包，如果同一条直线上的多个点都是凸包边界上的点，只取两端的点以保证最小。这里使用了扫描算法。

由最底的一点 p1p1 开始（如果有多个这样的点，那么选择最左边的），计算它跟其他各点的连线和 x 轴正向的角度，按小至大将这些点排序，称它们的对应点为 p2,p3,...,pnp2,p3,...,pn。这里的时间复杂度可达 O(nlogn)O(nlog⁡n)

以下图为例，基点为H，根据夹角由小至大排序后依次为H，K，C，D，L，F，G，E，I，B，A，J。下面进行逆时针扫描。

线段<H, K>一定在凸包上，接着加入C。假设线段<K, C>也在凸包上，因为就H，K，C三点而言，它们的凸包就是由此三点所组成。但是接下来加入D时会发现，线段<K, D>才会在凸包上，所以将线段<K, C>排除，C点不在是凸包上。

即当加入一点时，必须考虑到前面的线段是否会出现在凸包上。从基点开始，凸包上每条相临的线段的旋转方向应该一致。如果发现新加的点使得新线段与上线段的旋转方向发生变化，则可判定上一点必然不在凸包上。实现时可用向量叉积进行判断，设新加入的点为 pn+1pn+1，上一点为 pnpn，再上一点为 pn−1pn−1。顺时针扫描时，如果向量 <pn−1,pn><pn−1,pn> 与 <pn,pn+1><pn,pn+1> 的叉积为正，则将上一点删除。

删除过程需要回溯，将之前所有叉积符号相反的点都删除，然后将新点加入凸包。

1. 1. Problem 8: Personal art

采用了随机数算法，让这一切随缘发生，前进大小和旋转角度都是随缘的。为了稍微好看一点，采用了随机变换颜色，有点像拿笔瞎画的。

1. 1. Submitting

在项目的根目录打开终端，使用git add .命令将所有文件的改变存储在暂存去，再使用git commit -m “提交内容”将暂存区的内容提交到本地的版本库，创建一个新的版本。最后使用git push origin master将本地版本库的master分支推送到远程服务器（origin）的master分支上，这里的远程服务器就是GitHub的服务器。

1. Social Network

要求实现一个模拟的社交网络，形成一个图结构，可以向图中添加点（人）和边（关系），并且可以计算各个点之间最短的距离。

1. 1. 设计/实现FriendshipGraph类

FriendshipGraph是这道题的主要类，用来算距离和输出。主要是描述图，所以采用了更方便描述距离的邻接矩阵的方法。根据给出的格式要求,该类需要实现addVertex()方法、addEdge()方法和getDistance()方法。addVertex()方法用于向图中添加一个点，需要检测加入的点是否重复，如果重复需要跳出，加入之后还需要对矩阵进行变化。addEdge()是在两个点中加入一条边，说明他俩有关系，根据题意，加入的是一条有向边，双向关系需要addEdge（）两次相反的点。getDistance()方法用于计算两个点之间点最短距离。由于有向路的权值都为1，仅需要采用广度优先遍历，记录遍历的层次即可，遍历到目标点时到层次即为最短的距离。

1. 1. 设计/实现Person类

类似结构体。只要添加属性就可以了。

1. 1. 设计/实现客户端代码main()

将word里面的main复制进来，运行测试结果，与word中相同。

1. 1. 设计/实现测试用例

共测试两个方法：getDistance()方法和addVertex()方法。getDistance()测试是否可以得到合理的输出。addVertex()主要测试当添加相同的人时抛出异常。

1. Tweet Tweet

该试验对一些Twitter进行基础的分析，根据twitter找出关注关系

1. 1. Problem 1: Extracting data from tweets

对tweet进行分析。getTimespan()和getMentionedUsers实现，并且通过测试。getTimespan()的功能是找出一堆tweet中的时间差，传入是List里面有好几个tweet语句，其中时间是Instant类，通过百度，发现这个类有个方便的函数可以直接计算出时间差，所以只要找出时间最早最晚的两个tweet做时间差就可以了。getMentionedUsers()用于找出tweets中被提到（@）的其它用户。利用正则表达式进行判断，\\W@([\\w,-]+)应该用这个。遍历tweets，使用该正则表达式进行匹配，并将结果存入List，返回即可。

1. 1. Problem 2: Filtering lists of tweets

这是要求对tweet进行分析。要求实现writtenBy()、inTimespan()和containing()方法。writtenBy()是找出tweet的作者，利用getAuthor（）找出每个tweet的作者，然后与给定的username进行比较返回找到的作者。inTimespan()是找出相应时间中写出的tweet。利用函数找到相应的时间段里的tweet，再通过getTimestamp()方法获得该tweet的时间，将两个时间进行比较。containing()要找到指定词的tweet，利用正则表达式遍历所有的tweet，返回找到的那个tweet即可。

1. 1. Problem 3: Inferring a social network

还是对tweet进行分析，但是要分析好几个。要写完guessFollowsGraph()和influencers()方法。guessFollowsGraph()方法返回一个Map，规则是@的前面关注了后面的人。用Filter.getMentionedUsers()找出@提到的人。influencers()方法要求对影响力进行降序排序。可遍历Map。新建一个容器存储被提到的人的次数，再进行排序输出就可以了。

1. 1. Problem 4: Get smarter

将@功能进行了改进，让A@B变成了双向关注。

实验进度记录

请使用表格方式记录你的进度情况，以超过半小时的连续编程时间为一行。

每次结束编程时，请向该表格中增加一行。不要事后胡乱填写。

不要嫌烦，该表格可帮助你汇总你在每个任务上付出的时间和精力，发现自己不擅长的任务，后续有意识的弥补。

日期	时间段	任务	实际完成情况
2019-02-27	15:45-17:30	编写问题1并进行测试	按计划完成
2019-03-02	12:00-17:30	编写问题2并进行测试	按计划完成
2019-03-05	11:45-17:30	编写问题3并进行测试	按计划完成
2019-03-10	12:00-18:00	编写问题4并进行测试	按计划完成

实验过程中遇到的困难与解决途径

遇到的难点

解决途径

凸包一直遇到奇怪的问题，无法根据算法输出正确结果

优化了输入极角相同时的计算

问题4遇到分析问题

百度到了正则表达式

实验过程中收获的经验、教训、感想
1. 实验过程中收获的经验和教训

学习了java的基础编程和Junit的测试。学会了凸包算法和正则表达式。

1. 针对以下方面的感受

Java太难了，学过的都忘记了。Git并没有使用到实际作用，Gitclassroom还导致了更多问题出现。实验工作量大，但时间充裕，不过经常会被其他事情打断实验过程，不能流畅进行思考。

软件构造实验一报告

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