面向物件設計與構造2022第三單元總結

零、任務簡介

本次作業，需要完成的任務為實現簡單社交關係的模擬和查詢，學習目標為 入門級JML規格理解與程式碼實現。

本單元作業基本主幹已有模板，故而描述也變得謎語人起來，第一次作業會很摸不到頭腦。

示例輸入：

ap 1 jack 100
ap 2 mark 100
ar 1 2 100
qv 1 2
qbs
qps
qci 1 2

示例輸出：

Ok
Ok
Ok
100
1
2
1

一、Task1

1) 任務說明

設計指令如下

  add_person id(int) name(String) age(int)
  add_relation id(int) id(int) value(int)
  query_value id(int) id(int)
  query_people_sum
  query_circle id(int) id(int)
  query_block_sum
  add_group id(int)
  add_to_group id(int) id(int)
  del_from_group id(int) id(int)
 

2) 整體結構

第一次作業的整體架構如下。簡潔考慮，隱去了異常處理類。

想來第一次作業，同學們的架構都很接近吧，主要敘述互動邏輯方面。

根據效能需求，需要最差時間複雜度期望為O(n)，故而本人搭建的複雜度列表為

qbs

大部分均採用並查集演算法，並使用了路徑壓縮排行了演算法優化。

但是我在此處並沒有選擇這種方式，而是選擇了標記聯通塊，在ar時，視情況合併兩個聯通塊。則可以使用 O(1) 複雜度解決問題。

這樣的代價是ar的最差複雜度為 O(n) 。但是依據本人此前的原則，最差複雜度反而從 O(nlogn) 降低至 O(n)。雖然並查集路徑壓縮會使得後續複雜度遠低於 O(nlogn)，但是從單次查詢角度看，確實更慢。

而且，對於所有詢問類指令，都可以實現 O(1) 查詢。從設計理念上，更貼近實際應用。

3) 互測體驗

強測AC

Hack零次。

我房的人都tql，一個都刀不中qwq，全員成功率0%

4) 效能優化

前文已述

5) 額外完成任務

• qgvs
• qgav

二、Task2

1) 任務說明

• 新增最小生成樹。有關查詢指令
• 新增message資訊，以及相關操作

2) 整體結構

與Task1相同部分不再贅述。

自初新建了message類作為資訊的存貯載體。Mypair類是一箇中間類，表示二元組，方便coding而設定。

對於以下幾種方法，有不同的實現策略

qgvs

1. 在atg、dfg、ar時維護組內value總和
2. 遍歷組內點集的連通塊
3. 遍歷邊集

qgav

均維護了年齡總和，但在最後有所不同

1. 維護ageSum的同時，維護ageVar
2. 每次qgav時遍歷組內成員，計算ageVar

qlc

1. 使用破圈演算法，在ar時動態維護最小生成樹
2. 使用克魯斯卡爾演算法，臨時計算最小生成樹

由於我在上次作業中，確定了以ar為核心操作，所有詢問操作均為O(1)的基本策略。所以在qgvs和qlc中，均選擇了方法1

注意到最小生成樹為n-1邊，故破圈法的複雜度為O(v) = O(n)

3) 互測體驗

強測AC

Hack兩次，被hack一次。

Hack主要的原因為在qgvs中，有同學選擇的遍歷兩遍點集，複雜度為O(n2)。但實際上只需要遍歷邊集，複雜度為O(v)。故而構造了一組資料，卡了超時，刀中兩人。

被Hack是因為，在維護最小生成樹時，未考慮全部邊權為0的情況，我預設邊權均為正，被一位同學的評測機刀中。

4) 效能優化

前文已述

5) 額外完成任務

無

三、Task3

1) 任務說明

• 對message進行了細分，並加入相關指令

2) 整體結構

與Task2相同部分不再贅述。

第三次作業的難度相比前幾次並沒有很大區別，新增的類比較友好（除了jml比較謎語人）

3) 互測體驗

強測AC

Hack八次，被hack零次。

很好奇，為什麼這次作業這麼多人被刀。可能是jml太謎語人了。

這次互測當天比較忙，就評測機隨緣發刀了，刀中很多也不知道為什麼。似乎是因為這次中測強測都很弱，同房的人從巨佬變成了佬。我甚至刀中一個把id當金額的人，他竟然活過來中測強測，難以置信。

4) 效能優化

本次似乎想過需要迪傑斯特拉+堆優化，但這個演算法並不難，且網上大量模板。除此之外，沒有可以優化的點。

5) 額外完成任務

無額外目標

四、互測

筆者在互測中，使用了測評機和對拍機。

使用對拍的方式進行測試。未使用Junit（真的不好用，又不能造資料）

完全隨機

採用完全隨機的策略，通過擴大測試次數以及單次測試的指令規模發現Bug

單元隨機

可動態調整各指令出現的概率和指令中id生成的概率等，集中測試相應的功能模組

評測機暴力Hack，大概率是Hack不下來的。假如這位同學有評測機，那麼大概率在A房，地毯式轟炸並不一定能保證效果。對於高手互博，往往功能本身不會出錯，只有想怪資料，反常識資料，才可克敵制勝。

既然如此，看程式碼就是必不可少的。和刀我的同學交流，發現他也是通過看程式碼才刀到。

據我不完全觀察，防禦力較低的程式碼遵循以下規律。

• 優化多
• 父子類之間很少呼叫方法
• 重複程式碼過多

五、Network擴充套件

/*@ public normal_behavior
      @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(procuderId)) && people[i] instanceof Producer);
       @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(procuderId)) && people[i] instanceof Advertiser);
      @ assignable getPerson(producerId).advertisers;
      @ assignable getPerson(AdvertiserId).producers;
      @ ensures getPerson(producerId).advertisers.length == \old(getPerson(producerId).advertisers.length) + 1;
      @ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(producerId).advertisers.length;getPerson(producerId).advertisers[i].equals(getPerson(AddVertiserId)));
      @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(producerId).advertisers.length;
      @             \exists int j;0 <= j < getPerson(producerId).advertisers.length;
      @                 \old(getPerson(producerId).advertisers[i]).euqals(getPerson(producerId).advertisers[j]));
      @ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(advertiserId).producers.length;getPerson(advertiserId).producers[i].equals(getPerson(addVertiserId)));
      @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(advertiserId).producers.length;
      @             \exists int j;0 <= j < getPerson(producerId).producers.length;
      @                 \old(getPerson(advertiserId).producers[i]).euqals(getPerson(advertiserId).producers[k]));
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
      @                                     people[i].equals(getPerson(producerId)));
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(producerId)))
      @ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(advertiserId)));
      @*/
void addAdvertise(int producerId,int advertiserId);


/*@ public normal_behavior
      @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(customerId)) && people[i] instanceof Customer);
       @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)) && people[i] instanceof Advertiser);
      @ assignable getPerson(customerId).attentions;
      @ ensures getPerson(customerId).attentions.length == \old(getPerson(customerId).attentions.length) + 1;
      @ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
      @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getPerson(customerId).attentions.length;
      @             \exists int j;0 <= j < getPerson(customerId).attentions.length;
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
      @                                     people[i].equals(getPerson(customerId)));
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(customerId)))
      @ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
      @*/
void addAttention(int customerId,int AdvertiserId);


/*@ public normal_behavior
      @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].euqals(getPerson(customerId)) && people[i] instanceof Customer);
      @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(AdvertiserId)) && people[i] instanceof producerId);
      @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < getPerson(customerId).attentions.length; (\exists int j;0 <= j && j < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[j].equals(getPerson(producerId)));
      @ assignable getPerson(customerId).money;
      @ assignable getPerson(producerId).saleVolume;
      @ ensures getPerson(customerId).money == \old(getPerson(customerId).attentions.length) - getPerson(producerId).getProce();
      @ ensures (\exists int i;0 <= i < getPerson(customerId).attentions.length;getPerson(customerId).attentions[i].equals(getPerson(AdvertiserId)));
      @ ensures getPerson(customerId).volume == \old(getPerson(customerId).volume) + 1;
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length;
      @                                     people[i].equals(getPerson(customerId)));
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length;people[i].equals(getPerson(customerId)))
      @ && !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(getPerson(producerId)));
      @*/
void purchase(int customerId,int producerId);

六、心得感想

（坐大牢）

第三單元的OO課程，比第二單元輕鬆不少，但還是難度不小。我學到了許多面向物件程式設計的方法和思維，更加熟練地掌握了Java語言。

當然，這一單元的訓練也讓我認識到了自己的許多不足，比如思路不清晰，在 Task1 到 Task2 中血淚重構。希望下一單元，可以吸取教訓，更上一層樓。