oop课程4-6次作业小结

目录

• （1）前言
• （2）设计与分析
  • 第四次作业(答题判题程序-4)
    • 新增多选类
    • 新增填空类
  • 第五次作业(家居强电电路模拟程序-1)
    • Element类
    • 控制设备
      • 开关#
      • 分档调速器#
    • 受控设备
      • 白炽灯#
      • 日光灯#
      • 吊扇#
    • 计算电压(家庭电路类)
  • 第六次作业(家居强电电路模拟程序-2)
    • Element类
    • Light类
    • Fan类
• （3）采坑心得
• （4）改进建议
• （5）总结

（1）前言

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  第四次题目集主要是对答题判断程序3的进一步改进，增加了对题目类的拆分，需要使用继承的方式来实现各个种类的题目之间的联系，但是难度不是很大，只需要对答题程序3稍作修改，区别各个Question的内部实现,既多选与填空的判题方法等，还是很好修改的。此外还有两个有关迭代的小题目，不是很难但是让我了解了对toString方法的使用，这些都对后续的题目具有启发作用，是从答题判断程序到家庭电路系统的过度，能够让我们更能适应新题面的到来。

  第五次题目集揭开了全新题面的大幕，面对智能家居的到来，我们也需要适应新潮流，针对家庭电路的控制进行模拟，本次主要进行了抽象类的实际使用，将电路中所有的电路设备进行抽象，所有的共同属性都归为一个大类，储存了各种状态和方法，在之后进行继承与调用。只要确定好了方向，对于各个类的定义就自然会成型，测试点不难，很容易就能过，因为是第一次迭代，不用考虑得太多，只要能够实现大致的功能就够了，但是一定要在开始就确定好方向，不然很容易跌进思维陷阱。

  第六次题目集对第一次的家庭电路系统进行了第一次修改，增加了串联和并联类，从只有一条简单串联电路更新到了存在多条串联和并联电路，并使并联类关联到串联类，并联多条单独的串联类，类间关系更加复杂，电压的计算更加多变。

（2）设计与分析

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第四次作业(答题判题程序-4)

  新增多选和填空类，并将所有接收题目信息的方法全部移入Submission类中，类间关系更新为如下

新增多选类

  按题目要求，增加多选类，主要继承和重写了题目类的判题方法，具体实现为：

  for循环遍历所有提交的答案，如果有与题目中某一个正确答案相同的选项，则设标志flag为true，如果遍历结束flag仍为false则证明所有答案都不符合，函数返回值0，代表所有选项都不匹配，答案错误。在遍历结束后，判断提交答案的数组长度是否小于正确答案的数组长度，如果为真，则证明提交的答案不全，函数返回2，代表半对。如果为假，则提交答案长度正好符合正确答案长度，且全部正确，即答案完全正确，函数返回1

新增填空类

  按题目要求，增加填空类，主要继承和重写了题目类的判题方法，具体实现如下：

public int check(String fillAns)
    {
        if(fillAns.matches("\\s*"))return 0;//无答案判错,与测试点无关
        if(this.fillAns.matches(".*"+fillAns.trim()+".*"))
        {
            if(this.fillAns.equals(fillAns.trim()))
            {
                return 1;
            }
            return 2;
        }
        else return 0;
    }

如果提交答案存在于正确答案中，则继续判断是否完全相同，相同则函数返回1，代表答案完全正确，否则返回2，代表部分正确，再否则则返回0，代表答案错误。

第五次作业(家居强电电路模拟程序-1)

本次作业为第一次家庭电路的模拟，是一次全新项目的开始，题目要求模拟计算家庭220V电路下的设备电压，实现各种电路设备之间的串并联联系，可设置控制设备和受控设备两种设备，使它们都继承自电路设备类。类间关系设计如下：

Element类

  根据题目要求，设计所有电路设备的父类如下：

abstract class Element implements Comparable<Element>
{
    int id;
    String inPin;
    String outPin;
    Boolean inUsed;
    Boolean outUsed;
    double inVolt;
    double outVolt;

    public abstract String  getInPin();
    public abstract String  getOutPin();
    public abstract Boolean getInUsed();
    public abstract Boolean getOutUsed();
    public abstract void setInPin(String inPin);
    public abstract void setOutPin(String outPin);
    public abstract char getType();
}

  类中包含输入引脚和输出引脚，储存另一个电路设备的引脚信息，在之后根据连接信息查找和搜索。并储存了每个引脚的电压，以便计算每个电路设备的电压信息。

  Element类中包含抽象方法getType()，在排序方法compareTo()中调用，可以根据给定的顺序排序所有Element的实例，具体实现如下：

public int compareTo(Element o)
  {
      String order = "KFLRBD";
      if(getType()==o.getType())
          return id-o.id;
      return order.indexOf(getType())-order.indexOf(o.getType());
  }

  根据下标索引相减，可以大量减少排序方法的代码块，使用父类的抽象方法，能够极大缩减函数复用带来的不必要重复。还可以根据给定顺序排序，即使顺序更改，只需要修改一处便可适应新排序。

  与getType()相似，Element类中还包含toString()方法，子类定义时，便重写该方法，使得最后输出时只需要短短一个for循环遍历输出，直接使用System.out.println(e);即可输出。

控制设备

开关#

public void changeState()
{
    state ^= 1;
}

  最简单的控制设备，只有0和1两种状态，在切换状态时可以使用异或运算简化方法体。

分档调速器#

  比开关多两个状态，设有position代表档位(0~3)，因为档位连续，可用数组存储每个档位的调速数据，设立私有数据域private final double[] gradeTimes = {0,0.3f,0.6f,0.9f};，在每次调速之后，用档位对应下标，提取数据域中对应档位的值，更新调速数据。

受控设备

白炽灯#

  根据题目要求，白炽灯的亮度随电压差呈线性变化，可求出方程式为L = 50 + (V-10) / 1.4，且电压超过220和低于0时电压不再变化，可写出获取亮度的方法如下：

public double getLighting()
{
    double volt = getAbsVolt();
    if(volt<=9)return 0;
    else if(volt>=220)return 200;
    else return 50 + (volt-10) / 1.4;
}

日光灯#

  根据题意，电压不为0时亮度恒为180，否则亮度为0。获取电压的方法可简化为一个三目运算符volt == 0 ? 0 : 180

吊扇#

  与白炽灯相似，吊扇的转速与电压差呈正比，可写出获取转速的方法如下：

public double getSpeed()
{
    double volt = getAbsVolt();
    if(volt<80)return 0;
    else if(volt>150)return 360;
    else return 80 + 4.0 * (volt-80);
}

计算电压(家庭电路类)

  最初设计时，考虑到题目给出各个引脚的数据，所以我在Element类中储存了引脚的数据，记录下了各个引脚通向的另一个引脚，于是在计算电压的部分也利用了这部分数据，根据引脚的连通情况去进行搜索，每搜索到一个电器的同时去计算它的电压情况，计算好电压后，各个电器会在最后输出阶段自动调用已经写好的方法，计算出需要输出的数据。

  可是如何去遍历搜索却成为了一个难题，在一开始我便想得太复杂了，想着储存了引脚的数据，就一定要用上，可是越往后做越发现，引脚的数据在这次迭代中根本用不到，其实删除这部分数据的输入捕获，也能够做到全对，可是考虑到之后可能会用，便仍接着遍历搜索的思路去写了。

  在计算电压之前，先遍历找出VCC引脚接在了哪个用电器上，并从该用电器作为出发点开始搜索计算。给出VCC所在的引脚和接入的电路设备，如果引脚为1，则将2引脚电压更新，并将该引脚和与它连接的电路设备加入到队列q中，然后进行下一次遍历，反之依然。如果队列q中没有电路设备，则循环结束，如此搜索完一遍，便可以将所有引脚的电压都计算出来，在得到所有引脚的电压之后，便可以用电压差计算出每个设备的电压。由于我写的太过繁琐，就不展示出来了。大家可以自己去尝试写一下。

第六次作业(家居强电电路模拟程序-2)

Element类

  看到本次题面，我发现引脚还是没有被用上，于是我一怒之下怒了一下，把引脚直接给删除了()，Element类被修改为如下：

abstract class Element implements Comparable<Element>
{
    int id;
    double voltage;
    double resistance;//电阻
    final double EPS = 1e-10;
    final double INF = Double.POSITIVE_INFINITY;//1.78e+308
    abstract boolean canGo(Element e);
    public void updateVolt(double wholeResistance,double wholeVolt)
    {
        voltage = resistance * wholeVolt / wholeResistance;
    }
    public double getVolt()
    {
        return Math.abs(voltage);
    }
    public abstract char getType();
    @Override
    public int compareTo(Element o)
    {
        String order = "KFLBRDAHS";
        if(getType()==o.getType())
            return id-o.id;
        return order.indexOf(getType())-order.indexOf(o.getType());
    }
}

  由于本次迭代考虑了电阻，于是我将电阻的数据直接存放在Element类中，方便直接调用。考虑到电路断路电阻为无穷大，我又在类中放了一个final类型的数据INF代表无穷大，在电路断路时方便直接设置，并且该无穷大直接使用Double类中的无穷大，意为真正的无穷大。既然Double类中已经实现好了，自然要偷这个懒。并且类中还存放了另一个final类型的数据EPS，电压电阻等数据为Double类型，计算时需要考虑精度问题，需要时可方便直接调用。

  在经过几轮思考之后，Element中还新增了一个canGo的抽象方法，返回该电路设备是否能让电流通过，对于所有的开关，canGo根据闭合状态返回是否可通过；对于所有用电器，直接返回true，即使在之后要考虑电压过大用电器会烧断，也可以直接在该方法中修改返回值；对于所有串联电路，只要电路中有一个元件的canGo方法返回了false，便直接返回false。对于并联电路也同样可以这样思考，这便是根据实际情况，使用递归运算简化了代码的复杂度。

Light类

  抽象出所有灯的父类Light，由于所有灯都有亮度的数据，并且输出时结构相似，于是在Light类中添加抽象方法getLighting()，并将所有灯的输出方法放在Light类中，如此一来，便又一次降低了代码量，增加了方法的复用度。

abstract class Light extends Electric
{
    public abstract double getLighting();
    @Override
    public String toString()
    {
        return "@"+getType()+id+":"+String.format("%.0f",Math.floor(getLighting()));
    }
}

Fan类

  与Light类似，本次添加了一种风扇，风扇种类便从1变为了2，所以可以抽象出Fan类，同样具有所有风扇类都有的转速属性，并且输出结构类似，于是添加抽象方法getSpeed()和toString()方法

abstract class Fan extends Electric
{
    public abstract double getSpeed();
    @Override
    public String toString()
    {
        return "@"+getType()+id+":"+String.format("%.0f",Math.floor(getSpeed()));
    }
}

（3）采坑心得

  由于考虑了引脚之间的连接，题目被我想得复杂化了，因此修改了很久都不对，太过复杂的连通关系总是把我绕进去，改却总又改不对，最后还是要简化，所以在一开始构思的时候不能想得太复杂，一切都要从简，然后才去慢慢深入修改。

  还有就是一定要通篇检查代码，不要自以为某一段没有问题就不去检查，因为家庭电路系统-1题面中要求到要对电路设备进行排序，而答案提交之后也顺利通过了，所以在第二次迭代中我就没去检查这段代码，以至于一直修改其他地方分数却保持不变，直到最后才开始怀疑。

（4）改进建议

  在之后的迭代中，我希望能够引脚的部分重新加回来，但是不需要通过太复杂的代码或是对代码整体重新修改，就像是上面说的，不用一开始就想得复杂，而在之后通过打补丁的方式加入功能。也希望之后无论添加什么功能，都能轻易修改好，随后仅剩一点点的调试。

（5）总结

  抽象是步入java大门的一把利器，不仅在家庭电路模拟中，也能用在各个场景中。面向抽象编程，不需要在一开始就将功能全部设想到，而是利用抽象的特性，一步步具象化，这样不仅代码清晰，每一步需要考虑的东西也减少了，将一次不能够完成的功能分布展开，能够在让自己在每一步迭代中清晰的知道自己在这一次要完成什么，也能让自己写代码的效率提高。

  总的来说，这三次题目集又让我学到了很多，希望之后的迭代不会超出我代码的可变范围。希望自己对代码的掌控更加熟练。