201871030117-李亚楠 实验三 结对项目—《D{0-1}KP 实例数据集算法实验平台》项目报告

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我的课程学习目标	1.体验软件项目开发中的两个人合作、练习结对编程； 2.掌握Github协作开发程序的操作方法； 3.熟悉编程语言的综合使用，提高提取文件信息、处理数据、对数据库的操作能力；
这个作业在哪些方面帮助我实现学习目标	1.这次作业涉及图形用户界面的设计以及数据的处理，所以熟悉C语言、Java语言、Python语言的语法，并比较其特点，选择性使用； 2.与伙伴协同合作，体会结对编程的益处； 3.在上次实验的基础上，进一步熟悉Github的使用方法；
结对方学号-姓名	201871030119-马桂婷
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任务1：阅读《现代软件工程——构建之法》第3-4章内容，理解并掌握代码风格规范、代码设计规范、代码复审、结对编程概念；

• 代码风格规范：代码风格规范是指文字上的规定，主要目的是使程序员和阅读者能够看得清楚，理得明白，具有更高的可读性，因此简明、易读、无二义性是其主要原则。主要包括以下几个方面：

  • 缩进：4个空格可读性最好，因为Tab键在不同的情况下会显示不同的长度。
  • 行宽：行宽必须受到限制，以前为80字符，现在为100字符。
  • 括号：复杂表达式中，括号可清楚表示优先级。
  • 断行与空白的{}行：为了方便程序调试，在程序中要有断行；{}是为了在多层控制嵌套时，能够看清结构和对应关系，最好的情况就是"{"和"}"都独占一行。
  • 分行：不要把多条语句放在一行上；不要把多个变量定义在一行上。
  • 命名：事实证明，用单个字母给复杂语义的实体命名并不可取。
  • 下划线：分隔变量名字中得作用域标注和变量的语义。
  • 大小写：为了满足可读性的要求，由多个单词组成的变量名应该用大小写来区分。Pascal——所有单词的第一个字母都大写。Camel——第一个单词全部小写，随后但系随Pascal形式，这种方式叫lowerCamel。一般地，所有的类型/类/函数名都用Pascal形式，所有变量都用Camel形式。
  • 注释：注释应该起到一个帮助理解代码的作用。复杂的注释应该放在函数头，一般都用来解释参数；注释会随着程序的修改不断更新；注释应该只用ASCII字符，不用中文或其他特殊字符，否则会影响程序的可移植性。现代的编程环境支持各种美观字体，所以可设置不同风格的字体表示不同部分。项目中不必进行像教科书一般的注释。

• 代码设计规范：代码设计规范不仅是程序书写的格式问题，而且涉及到程序设计、模块之间的关系、设计模式等方面。其中包含以下几个方面的规范：

  • 函数：一个函数只做一件事。

  • goto：使程序有个唯一的出口。

  • 错误处理：错误处理一般会花费大量的时间

    • 参数处理在Debug版本中，所有参数都要验证正确性；在正式版本中，对外部传递过来的参数，要验证正确性；
    • 断言可以验证程序正确性，当你觉得事件一定发生时，就可用断言；

  • 类（C++）：主要有以下几个方面的说明：

    • 类

      1）使用类来封装面向对象的概念和多态；

      2）避免传递类型实体的值，应该用指针传递，对于简单数据类型，可以不用类实现；

      3）对于有显式的构造和析构函数的类，不要建立全局实体；

      4）必要时使用类。

    • class vs.struct只是数据的封装，可用struct

    • 按公共（public）、保护（protected）、私有（private）的顺序来说明成员

    • 数据成员

      1）数据类型的成员用m_name说明；

      2）不要访问公共数据成员，要用inline访问函数。

    • 虚函数

      1）使用虚函数实现多态；

      2）有必要时使用；

      3）如果一个类型要实现多态，在基类中的析构函数应该是虚函数。

    • 构造函数（Constructors）

      1）构造函数只需初始化说有数据成员即可；

      2）构造函数不应该返回错误；

    • 析构函数（Destructor）

      1）释放空间；

      2）析构函数不应出错

    • new和delete

      1）为了方便加上自己的跟踪和管理机制，可实现自己的new/delete；

      2）检查new的返回值，验证其是否成功；

      3）释放指针时不用检查NULL。

    • 运算符

      1）一般无需自定义操作符；

      2）运算符不要做标准语义之外的动作；

      3）运算符实现应该保证效率，若操作复杂，可定义一个函数实现；

      4）不知所措时用成员函数而不是运算符

    • 异常（Exceptions）

      1）不要用异常作为逻辑控制来处理程序的主要流程，太浪费时间；

      2）了解异常和处理异常花费很大开销；

      3）使用异常时，注意清理数据；

      4）异常不可跨过DLL或进程的边界来传递信息。

    • 类型继承

      1）必要时使用；

      2）用const标注只读参数；

      3）用const标注不改变数据的参数。

• 代码复审：代码复审是指项目开发人员编写程序后，由代码复审人员进行核查，能及时检测程序存在的问题，复审者逐一提供反馈意见，在开发人员修改之后还要存在这样一些疑问：修改之后功能是否有影响，出现这个问题的原因是什么，后续工作中如何避免。复审的方式有很多，包括面对面复审、独立复审或其他方式。

  名称	形式	目的
  自我复审	自己 vs. 自己	用同伴复审的标准来要求自己。若能持之以恒，则会带来益处
  同伴复审	复审者 vs. 开发者	简单易行
  团队复审	团队 vs. 开发者	有严格的规定和流程，适用于关键代码以及复审后不再更新代码；覆盖率高——多人审核，但效率可能不高

• 结对编程：结对编程是指一对程序员肩并肩、平等地、互补地进行开发工作。一起分析、一起设计、一起测试、一起编码、一起做集成测试、一起编写文档。这个过程中队友的身份可以互换。这种模式有以下优点：

  • 提供更好的设计质量和代码质量，合作解决问题能力更强；
  • 结对双方更有信心，同时程序也会有高质量；
  • 有利于相互交流和学习，传递经验、分享知识，能更好应对人员流动；
  • 获得更高投入产出比

任务2：两两自由结对，对结双方《实验二 软件工程个人项目》的项目成果进行评价，具体要求如下：

• 对项目博文进行阅读和点评：点评博文

• 克隆结对方项目源码，阅读并测试运行，复审同伴项目代码并记录：

部分	要求	记录
概要部分	1.代码是否符合需求和规格说明？ 2.代码设计是否考虑周全？ 3.代码的可读性 4.代码的维护性 5.每行代码是否都被执行和检查？	1.代码符合需求和规格说明； 2.代码设计考虑到位，但不能说考虑周全； 3.代码具有较强的可读性，程序表达清晰，结构完整,有必要的注释； 4.代码的维护性较强，模块之间的联系很密切； 5.程序每行都被执行和检查;
设计规范部分	1.设计是否遵从一定的项目模式？ 2.有没有硬编码或字符串/数字？ 3.代码是否可移植？ 4.代码是否用已有的Library/SDK/Framework中得功能实现？是否有类似功能可以调用？ 5.有没有无用代码？	1.设计中得项目模式体现得很微观； 2.有字符串和数字； 3.代码可移植； 4.没有类似功能可以被调用； 5.程序中有一些对解决问题无用的代码；
代码规范部分	1.修改的部分符合代码规范和风格吗？	1.修改的部分解决了问题，但是不是那么符合代码规范和风格；
具体代码部分	1.是否对错误进行了处理？调用外部函数，是否检查返回值和处理异常？ 2.参数有无错误？字符串的长度是字节长度还是字符长度，从0/1开始计数？ 3.边界条件如何处理？switch和default如何处理？是否有死循环？ 4.有无断言保证我们认为不变的条件得到满足？ 5.资源利用在哪里申请？哪里释放？有无优化空间？ 6.数据结构中有无没有的元素？	1.对错误进行了处理，但是没有处理异常和检查返回值； 2.参数没有错误；字符串长度是按字符长度计数，从1开始； 3.边界处理得当；没有switch和default，无死循环； 4.没有断言； 5.没有资源的释放，无优化空间； 6.数据结构中没有无用的元素；
效能	1.代码的效能如何？最坏情况怎样？ 2.代码中，特别是循环中是否有可优化的部分? 3.对系统和网络的调用是否会超时？如何处理？	1.代码的效能可能在数据量比较小的时候效能较好，数据量较大时，效能会比较低； 2.代码中无可优化的循环； 3.对系统和网络调用不会超时；
可读性	1.可读性如何？有无注释？	1.代码的可读性较好，思路很清晰，有明确的注释，帮助读者阅读；
可测试性	1.代码是否需要更新或创建新的单元测试？	1.代码需更新或创建新的单元测试

任务3：采用两人结对编程方式设计开发一款D{0-1}KP实例数据集算法实验平台，使之具有以下功能：

• 需求分析称述：

  • D{0-1}KP实例数据集需要存储在数据库；
  • 平台可动态嵌入任何一个有效的D{0-1}KP实例求解算法，并保存算法实验日志数据；
  • 人机交互界面要求为GUI界面（WEB界面、APP界面）；
  • 查阅资料，设计遗传算法求解D{0-1}KP，并利用此算法测试要求；
  • 附加功能，除了（1）-（5）外的任意有效平台功能实现；

• 软件设计说明：

  • 程序首先应该实现文本数据导入到数据库中，但是存在一个问题，每一组数据量度不同，有30个数据的数据集，也有300个数据的数据集，在建立数据库时就会存在问题，因为之前做的数据库操作都是所有数据集中得数据量大小是相同的，所以，想明白这个问题花费了一些时间；
  • 程序应该应该实现遗传算法；遗传算法是平时接触的比较少的一类算法，所以完成本节实验，必须先学习遗传算法，以及尝试用遗传算法求解D{0-1}背包问题，并进行单元测试，测试没问题之后整合到整个程序中；
  • 完成实验需要设计一个图形用户界面，还需要处理大量数据集，所以这就需要选择一个合适的编程语言，导入合适的库函数；
  • 实验需要动态插入数据集。在图形用户界面中设计文本框对其输入到对应的数据库中。

• 软件实现及核心功能代码展示：软件包含哪些类，这些类分别负责什么功能，他们之间的关系怎样？类内有哪些重要的方法，关键的方法是否需要画出流程图？

  • 链接数据库的类DBO

    public class DBO {
     //SQLServer
     private String driverName = "com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver";//加载驱动程序
     private String url = "jdbc:microsoft:sqlserver://localhost:1433;DatabaseName=1";//设置数据库连接串  master为数据库名
     private String user = "sa";//数据库登录用户名
     private String password = "123456";//数据库登录密码
     public Connection getConnection() {
      try {
       Class.forName(driverName);
       return DriverManager.getConnection(url, user, password);
      } catch (Exception e) {
       e.printStackTrace();
       return null;
      }
     }
    

  • 图形用户界面Demo17

     public Demo17() {
            jmb = new JMenuBar();
    
            menu1 = new JMenu("文件(F)");
            menu1.setMnemonic('F');// 设置助记符
            menu2 = new JMenu("编辑(E)");
            menu2.setMnemonic('E');
            menu3 = new JMenu("格式(O)");
            menu3.setMnemonic('O');
            menu4 = new JMenu("查看(V)");
            menu4.setMnemonic('V');
            menu5 = new JMenu("帮助(H)");
            menu5.setMnemonic('H');
    
            xinjian = new JMenu("算法选择");
            file = new JMenuItem("遗传算法");
            project = new JMenuItem("贪心法");
            project1 = new JMenuItem("动态规划算法");
    
            item2 = new JMenuItem("打开", new ImageIcon("images\1.png"));
            item3 = new JMenuItem("保存(S)");
            item3.setMnemonic('S');
            item3.setAccelerator(KeyStroke.getKeyStroke(KeyEvent.VK_S,
                    InputEvent.ALT_MASK));
            item4 = new JMenu("散点图");
            a1 = new JMenuItem("idkp1-10");
            a2 = new JMenuItem("sdkp1-10");
            a3 = new JMenuItem("udkp1-10");
            a4 = new JMenuItem("wdkp1-10");
            item5 = new JMenuItem("插入数据");
            item6 = new JMenuItem("查询数据");
            itm7 = new JMenuItem("退出");
        }
    

  • 图形用户界面Demo16

     public Demo16() {
    
            jp1 = new JPanel();
            jp2 = new JPanel();
            jp3 = new JPanel();
            jp4 = new JPanel();
            jp5 = new JPanel();
            jlb1 = new JLabel("名称（如IDKP0）");
            jlb2 = new JLabel("维数（diemnsion）");
            jlb3 = new JLabel("容量（cubage）");
            jlb4 = new JLabel("数据个数");
            //jlb2 = new JLabel("维数（diemnsion）");
            jb1 = new JButton("确定");
            jb2 = new JButton("取消");
            jpf1 = new JPasswordField(10);
            this.setLayout(new GridLayout(3, 1));
            this.setSize(250, 150);
            this.setTitle("折扣{0-1}背包问题");
            this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            this.setVisible(true);
            }
    

  • 遗传算法

    public class Reader {
  
  public static List<Object> read(File file) {
  	BufferedReader br = null;
  	List<Object> data = new ArrayList<Object>();
  	try {
  		br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(file), "utf-8"));
  		br.readLine();
  		String inputLine = br.readLine();
  		StringBuilder sb = new StringBuilder("");
  		while(inputLine != null) {
  			sb.append(inputLine + "\n");
  			inputLine = br.readLine();
  		}
  		String[] arr = sb.toString().split("[ \n]");
  		float[] weight = new float[arr.length/2];
  		float[] profit = new float[arr.length/2];
  		for(int i = 0; i < arr.length/2; i++) {
  			weight[i] = Float.parseFloat(arr[2*i]);
  			profit[i] = Float.parseFloat(arr[2*i + 1]);
  		}
  		data.add(weight);
  		data.add(profit);
  		return data;
  	} catch (IOException e) {
  		e.printStackTrace();
  	} finally {
  		try {
  			br.close();
  		} catch (IOException e) {
  			e.printStackTrace();
  		}
  	}
  	return null;
  }
  
  

• 程序运行：程序运行时每个功能界面截图

  • 图形用户界面

    

  • 图形用户界面
    
    

  • 散点图
    
    

  • 数据库
    
    

• 描述结对的过程，提供两人在讨论、细化和编程时的结对照片
  
  

• 提供此次结对作业的PSP：

  PSP	任务内容	计划共完成需要的时间(min)	实际完成需要的时间(min)
  Planning	计划	30	25
  · Estimate	· 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	30	25
  Development	开发	1120	983
  ·· Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	310	260
  · Design Spec	· 生成设计文档	90	60
  · Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	30	25
  · Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	8
  · Design	具体设计	60	40
  · Coding	具体编码	500	520
  · Code Review	· 代码复审	60	40
  · Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	60	30
  Reporting	报告	100	62
  ·· Test Report	· 测试报告	60	30
  · Size Measurement	计算工作量	10	7
  · Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结 ,并提出过程改进计划	30	25

• 小结感受：两人合作怎的能够带来1+1>2的效果吗？通过这次结对合作，请谈谈你的感受和体会？

（1） 以前的软件项目都是独自完成的，可能由于之前写的程序量不大，所以感觉难度也不是很大，也没有进行单元测试和代码复查，但是没有进行单元测试和代码复核，程序中存在一些难以发现的问题就得不到解决，长此以往，在软件项目编程这块形成了不好的编码习惯，不注意代码设计规范、异常没有处理、代码可能会陷入死循环等等。

（2）但是随着知识体系的逐步完善，我们开始编写大型的软件项目，所以编程模式和编码规范显得格外重要，但是会发现对于大型项目来说，一个人的力量往往是不够的。两个人之间合作才能更高效的完成项目，可以及时发现错误、可以交流学习、学习结伴方编码的优点，发现自己的错误和不足，及时反思并进行改正。

（3） 这次我的结伴方是长期和我合作学习的伙伴，所以我们就少了磨合期，节省了时间。在这个过程中，我们一起讨论、设计、修改、测试，过程很愉快，效率也比独自编程的时候高很多，因为在这个过程中是两个人在思考，总会比一个人的思维更广，而且两个人之间的角色可以互换，都很积极参与其中。两人合作能够带来1+1>2的效果，这个效果可能长篇大论不如自己亲身体会，所以在平时学习和研究的过程中，可以尝试一下结对合作。

任务4：完成结对项目报告博文

• 这次结对编程已经到此告一段落了，我深刻体会到了1+1>2的效果和效率，当然我也意识到自己编程中存在的许多不足，对语言的语法不熟悉，大量时间耗费在底层设计，这是编程中最忌讳的问题，就像《现代软件工程-构建之法》中所说，不知道数组该怎么定义，不知道什么时候该导入什么库函数，这不是一个计算机专业的学生应该有的状态。大学三年学习了很多知识，学习了很多编程语言，但是当实际应用的时候发现知识体系没有构建起来，都是一些零散的知识，数据库会建立、数据库可以链接成功、散点图可以绘制、文本中可以读取到数据，但当它们都结合在一起时，就会很迷茫，不知道从何下手。这次实验又一次感觉编程能力太差，缺乏相应的思维意识，所以之后想要提高编程能力就要有针对性的练习，提高自己的编程能力，完善自己的知识体系。