四则运算之GUI

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一、前言

首先我很感谢我的队友——吕国馨（www.cnblogs.com/lvgx/p/8733486.html），谢谢她清明假期仍在认真的敲代码，放弃自己休息的时间。第二我要感谢一位大佬，当我对GUI没丝毫头绪时，大佬的一篇博客给了我启发。

下面带上大佬博客：www.cnblogs.com/mafx/p/8536796.html

二、计划PSP

PSP	任务内容	计划时间（min）
Planning	计划	30
Estimate	估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	30
Development	开发	35*60+25
Analysis	需求分析	60
Design Spec	生成文档	0
Design Review	设计复审	2*60
Coding Standard	代码规范	10
Design	具体设计	12*60
Coding	具体编码	2860
Code Review	代码复审	4*60
Test	测试	15
Reporting	报告	5.5*60
Test Report	测试报告	60
Size Measurement	计算工作量	30
Postmortem& ProcessImprovement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	4*60

尤其在编程GUI时候，花费了大量的时间。

三、接口设计

1、Information Hiding

信息隐藏是指在设计和确定模块时，对于用不到的信息是禁止访问的。封装：比如求圆的面积，你只需要调用getArea(r);即可，不需要知道他是如何运行的。宏定义：可以用宏定义对信息进行隐藏，比如#define PI 3.1415926。当你需要使用π时，直接使用PI就行了，你不需要知道PI的具体值。

我们的设计：进行模块化设计，通过对函数的封装。只可以调用方法，不可以改变内部变量。界面化设计：你只需要知道如何使用它，不需要知道界面内部是如何运行的。变量设置为私有的。

2、Interface Design, Loose Coupling

接口设计和低耦合是相辅相成的，接口化设计能大大降低程序的耦合度，低耦合一定离不开接口化设计。个人理解：接口化设计就是模块化设计，让不同方法放入到不同类中，并且使得各个类相互独立，减少关联性。低耦合和接口化设计差不多，使得各个模块之间减少依赖性，从而提高容错率。

我们的设计：我们已经尽我最大的努力，来进行模块化设计了，比如界面生成和算式生成是相互独立的，优先级判断、计算结果和算式生成又是相互独立的。但是我们的程序还有很多不足，比如界面设计，我们的五个界面都在同一个函数中实现的。原本我们尽力让他们在不同函数中，但是在继承时过程中，总是出现错误，最后我们还是放弃了。Java的继承我们还要再学一学。

四、接口实现

本次界面程序一共用到了9个类，14个函数，此9个类的调用关系如下图：

我们此界面程序的关键之处在于监听器的运用，大概用到了3个监听器，分别是复选框监听器、按钮监听器、文件监听器，本打算使用时间监听器，来计算当前时间和用时，但是发现可以直接调用java中自带的类，方便起见，就没有使用。代码的独特之处在于：界面套界面。即是亮点又是污点，亮点在于方法简单，实现方便，容易掌握（灵感来源于：www.cnblogs.com/mafx/p/8536796.html）。同时这也是一个不好之处，导致程序无法分解，耦合度太高，后期维护困难。

五、性能分析

说句实话，自我感觉能完成这个项目就很不错了，还要什么性能优化呀。。。但是我们已经尽力优化性能了，比如挺高代码利用率了。比如Puanduan类，和Yunsuan类，我们把它两生成两个类，其他类直接调用，减少代码长度。尽量减少内存开支，比如不定义数组，改用容器，因为数组的每个存储单元利用率不高。一般数组我们都往大的开，因为怕其不够用，但是这种方法会导致，大量内存单元没有被利用。题目要求最大生成10000到题目，如果你开10000大小的数组，当我们只生成10道题时，会有99990个内存没被利用。我们还尽量减少循环套循环，从而减少时间的消耗。

如何性能分析？百度上说是，进行溢出测试，将代码进行死循环，使得当CPU达到100%时，查看时间，时间越短，性能越好。

我们的分析方法是：通过JProfiler，进行性能分析。

总体分析图：包括CPU，内存，线程等等。

性能分析过程：

我们用三组数据分别对三个主要函数进行时间上的测试：

函数一：Algorithm函数，他用时最短，只用了11640微妙，且30%的原因在于文本的输入与输出，这是无法避免的，所以未进行优化。

函数二：Algorithm2函数，用时37789微妙，此函数30%的用时是在调用JiSuan函数上，JiSuan的用时主要是在出栈上，也是无法避免的。

函数三:Algorithm1函数用时最长，用时60390微妙，此函数用时主要是循环，此函数中有一个三重循环和大量二重循环，导致了时间过长。从图像也可以看出，橙色占的比例接近90%（橙色代表，阻碍与消耗，不是正常运行程序时间）。

性能优化：对于循环过多的Algorithm1函数，进行了优化，减少了几个循环，之后，我们又减少了大量循环，因为老师的需求降低（中间过程可以保证不再范围之内，这使得我们的程序，更加简洁）

可见，时间明显降低！

我们还对界面程序的性能进行分析，和优化，改进,文件也通过ps.close();进行关闭，按F4再一次查看，内存占用率明显减少，文件也都关闭了，但是仍有内存没释放，我们会继续改进的，性能分析结果如下。

六、单元测试

测试单元代码：

 public class Test {

     private static int n=10;

     private static int m1=1;

     private static int m2=50;

     private static int o=4;

     private static int c=0;

     private static String s="11+(43-(35-(14+26)))";

     public static void main(String[] args) {

         // TODO Auto-generated method stub

         Command.main(null);// 主界面

         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成题目函数一

         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成题目函数二

         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成题目函数三

         GUI.main(null);  // 中文界面

         GUI1.main(null); // 英文界面

         //JiSuan.JiSuan(s);

     }

 }

我们对9个类进行了测试：采用结合或者独立的测试方法，来分别观察其代码覆盖率。（表中分别为：函数名、覆盖率、执行行数、错过行数、总行数）

第一组数据：

Command.java:这是一个语言选择窗口。

Algorithm.java:是一个可以生成加减乘除并且带有括号式子的类。

JiSuan.java:是一个可以计算式子，并且返回结果的类。

Panduan.java:是一个判断运算符优先级的类

测试结果如下：

第二组数据：

GUI.java和GUI1.java:分别是生成汉语出题窗口和英语出题窗口、汉语上传文件和英语上传文件的窗口。测试结果如下：

第三组数据：

YunSuan.java:一个进行简单加减乘除运算的类。测试结果如下：

第四组数据：

Algorithm1.java：是一个能生成乘除不带括号和不带乘除不带括号式子的类。测试结果如下：

Algorithm2.java：是一个生成不带乘除带括号式子的类。测试结果如下：

总体来说，代码覆盖率为：91.47%

七、异常处理

异常处理一：就是对输入出题数、运算符个数、范围等进行判断，判断其是否合法或者超出其范围。（只展示了，出题数的代码，其他雷同）

 try {

     n1 = Integer.parseInt(n.getText());

     if (n1 <= 0 || n1 > 10000) {

         n.setText("n的范围不在[1,10000]内，请重新输入");

         return;

     }

     flag0 = 1;

 } catch (Exception a) {

     n.setText("n的格式不合法,请重新输入!");

 }

对应场景：

异常处理二、文件异常处理

 try {

     ps = new PrintStream("result.txt");// 生成文件

     System.setOut(ps);

 } catch (Exception e) {

     System.out.println("文件生成错误");// 提示

 }

对应场景：

点击出题时，如果文件生成错误，将不再生成。

异常处理三：文件过滤

 FileNameExtensionFilter filter = new FileNameExtensionFilter("war", "xml", "txt", "doc", "docx");

对应场景：

只能找到此格式的文件，其他格式文件，都被过滤了。

异常处理四：编码异常

 InputStreamReader read = new InputStreamReader(new FileInputStream(f), "UTF-8");

对应场景：

只能处理UTF-8文件，要不会出现乱码。

异常处理五：用户不存在异常

如果你没有注册，即文件中没你的用户信息，会报用户不存在异常。

 int flag = yanZheng(user.getText(), password.getText());

 if (flag == 1) {

     GUI.main(null);

 } else if (flag == 0) {

     user.setText("密码错误!");

     return;

 } else {

     user.setText("账号不存在!");

     return;

 }

对应场景：

　　异常处理六：用户和密码不匹配

即当用户存在时，但是密码输入和注册时的不同时，会报密码错误。代码如上：

对用场景：

　　异常处理七：用户已存在

即当注册过程中，如果该用户已存在，会报用户已存在错误。

 int temp = yanZheng(user.getText(), password.getText());

 if(temp==0||temp==1)

 {

     user.setText("账号已存在,请重新注册!");

     return ;

 }

对应场景：

异常处理八：注册信息不合法

注册时，对账号和密码有一定限制，当超出限制时，会报错。

 try {

     int user1 = Integer.parseInt(user.getText());

     if (user1 <= 0 || user1 >= 1000000) {

         user.setText("用户名多余6位，或者不合法!");

         return;

     }

 } catch (Exception a) {

     user.setText("账号有多余字符(只能是数字),请重新注册!");

     return;

 }

 try {

     int password1 = Integer.parseInt(password.getText());

 } catch (Exception a) {

     user.setText("密码有多余字符(只能是数字),请重新注册!");

     return;

 }

　　为了方便起见，限制有点严格，必须是数字字符串，而且不能超过6位，其实不太合理，但是程序实现很简单。

对应场景：

八、模块设计

1、首先先设计一个语言选择功能，可以进行语言选择，通过按钮和调用函数来实现。

 private JButton jcChina = new JButton("中文");//两个按钮，分别生成两种不同语言的界面

 private JButton jcEnglish = new JButton("English");//可以用一个数组，存入多种语言，实现多语言转化

 jcChina.addActionListener(new ActionListener() {//按钮监听器，为了实现中文界面

     @Override

     public void actionPerformed(ActionEvent e) {

         GUI.main(null);

     }

 });

 jcEnglish.addActionListener(new ActionListener() {//按钮监听器，为了实现英文界面

     @Override

     public void actionPerformed(ActionEvent e) {

         GUI1.main(null);

     }

 });

2、然后进行出题界面设计，此界面就是简单的GUI界面设计。

 JPanel p1 = new JPanel();

 p1.setLayout(new GridLayout(4, 2, 5, 5));

 p1.add(new JLabel("出题数[1,10000]："));

 p1.add(n);

 p1.add(new JLabel("数值左边界[1,100]："));

 p1.add(m1);

 p1.add(new JLabel("数值右边界[50,1000]："));

 p1.add(m2);

 p1.add(new JLabel("运算符数[1,10]："));

 p1.add(o);

3、然后进行上传文件的界面设计，此界面可以直接调用，java中已经有了。

 JFileChooser chooser = new JFileChooser();

 chooser.setMultiSelectionEnabled(true);

 // 过滤文件类型

 FileNameExtensionFilter filter = new FileNameExtensionFilter("war", "xml", "txt", "doc", "docx");

 chooser.setFileFilter(filter);

4、然后设计答题界面设计，此界面和出题界面类似，但是调用方法不同，在下面我会讲到。

 JPanel panel2 = new JPanel();

 JTextField text = new JTextField(10);

 panel2.setLayout(new GridLayout(3, 2, 5, 5));

 label.setText(addProblem());

 panel2.add(label);

 panel2.add(new JLabel("/*为了美观*/"));

 panel2.add(new JLabel("请输入答案："));

 panel2.add(text);

 panel2.add(jbnext);

 panel2.add(jbsubmit);

5、统计页面设计，内容设计，改用调用list实现。

 JPanel panel = new JPanel();

 panel.add(new JLabel(

         "做题总数： " + size + " " + "  正确数：" + rightAnswer + "  用时(S)：" + (t2 - t1) / 1000));

 setLayout(new GridLayout(100, 1, 5, 5));

 for (int i = 0; i < size; i++) {

     panel.add(new JLabel(list.get(i)));

 }

 resultFrame.add(panel);

九、模块对接

1、语言选择功能

相当于主函数，它通过按钮调用GUI和GUI1类

2、出题功能

它也是通过按钮调用做题界面和上传界面。

3、做题功能

通过下一题按钮进行判断和再次出题，通过按钮调用统计界面。

4、统计和计时

最终页面，不进行调用。代码如下：

5、上传文件及解析

代码如下：

调用提交和下一题按钮，代码和上面一样，但是会有一个上传成功的提示，代码如下：

6、用户注册和登录功能

没有注册的用户必须注册后才能进入程序进行答题和出题界面。

通过按钮对模块之间进行连接。

十、她

我们原本打算做前端，即Web的四则运算程序，而且她已经完成了，前端开发，如图：

但是由于我不会套页，即不能和后端连起来。所以最后放弃了Web项目，改做GUI。让她白做了一场，惭愧（就当给她个机会，让她练习练习前端知识了，嘻嘻）。

1、她：优点：技术强；聪明；乐观。缺点：做事不认真。

2、我：优点：认真，上进，创造性思维强。缺点：模块化思维欠缺。

十一、结对编程思考

结对编程有好处：

一、可以减轻两个人的压力。

二、相互学习、相互指正。

三、增强两个人的关系，增强合作能力、增强代码理解能力。

四、分工明确，增加办事效率。

结对编程有坏处：

一、如果交流不到位，那所做的项目将会功亏一篑。比如这次项目，因为我们前期交流没有到位，导致Web项目进行到一半，就进行不下去了。

二、两个人各做各的，导致后期两者的项目结合比较困难。

三、两人的分工不均匀，比如技术强的人可能做得就比较多，技术差可能就会抱大腿。

四、要花费大量时间进行交流和解释项目，毕竟代码不好看懂。

十二、实际PSP

PSP	任务内容	完成时间（min）
Planning	计划	60
Estimate	估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	60
Development	开发	45*60
Analysis	需求分析	45
Design Spec	生成文档	0
Design Review	设计复审	3*60
Coding Standard	代码规范	15
Design	具体设计	12*60
Coding	具体编码	3860
Code Review	代码复审	4*60
Test	测试	60
Reporting	报告	9*60
Test Report	测试报告	0
Size Measurement	计算工作量	60
Postmortem& ProcessImprovement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	8*60

对于附加功能多语言，我们实现了两种语言的转换，其实可以通过数组实现多种语言转换，也可以通过我这种方法实现，即在生成一个界面。这种方法的好处在于简单，坏处在于代码比较多，还琐碎。

对于附加功能多用户，我们的这个GUI界面程序，可以多人下载，多人使用，实现多用户同时在线。用户必须登陆后才能进行上传题目、出题、做题等功能的使用，还可以统计用户人数。

参考网站：

www.cnblogs.com/mafx/p/8536796.html //基本的GUI语法

https://zhidao.baidu.com/question/184288577.html //上传文件语法

https://www.cnblogs.com/happyzm/p/6530384.html //覆盖率教程