PTA三次作业

1.前言：

第一次作业难度较大，从无到有的设计，涉及到的主要类有Paper，Question，AnswerPaper，Main，主要题目方向为字符串判断与字符串处理(提取有效信息)，判断对错算总分，配合一些Java自带的数据结构如ArrayList即可快速解决问题，第一次作业是后面作业的基础，需自行了解正则表达式等方法。第二次作业难度适中，题目在第一次作业前提下添加了试卷类，涉及较为复杂类引用，需要对类的引用有一定了解。第三次作业难度最高，在前两次作业基础上添加学生信息及删除题号，还添加了许多错误提醒及错误提醒优先级显示。这三次作业的难度可以说是逐次递增，需要学生在第一次作业建立良好的类结构，并在第二次作业中添加类，以及第三次作业给删除的题目添加标记以执行语句都是难点。这三次PTA作业考察了学生构建程序框架的能力，以及正则表达式提取所需信息，ArrayList储存内容等方面的知识。

2.设计与分析：

第一次作业：

只需用AnswerPaper判断，Paper储存Question数组。由于当时还未学习ArrayList，使用数组储存，设计上采用两个字符串数组，一个数组装题目（题号与题目对应），一个数组装写的答案（题号与标准的答案对应），传递到AnswerPaper中进行比较。Question类封装题目信息，包括题号、题目内容、标准答案、作答；最后再将Question类封装进AnswerPaper类，其方法为判断答案与标准答案是否相同，最后进行输出。

建立Question类储存数据

点击查看源码

class Question{
    private int num;
    private String content;
    private String standard_answer;
    private String answer;
    private boolean result;
    public Question(){}
    public Question(int num,String content,String standard_answer,String answer,boolean result){
        this.num=num;
        this.content=content;
        this.standard_answer=standard_answer;
        this.answer=answer;
        this.result=result;
    }
    public String getStandard_Answer(){
        return standard_answer;
    }
    public void setStandard_Answer(String standard_answer){
        this.standard_answer=standard_answer;
    }
    public String getContent(){
        return content;
    }
    public void setContent(String content){
        this.content=content;
    }
    public int getNum(){
        return num;
    }
    public void setNum(int num){
        this.num=num;
    }
    public void setAnswer(String answer){
        this.answer=answer;
    }
    public String getAnswer(){
        return answer;
    }
    public void setResult(boolean result){
        this.result=result;
    }
    public boolean getResult(){
        return this.result;
    }
    public boolean TF(){
        if(standard_answer==answer)
        {
            result=true;
        }
        else
        {
            result=false;
        }
        return result;
    }
}

建立AnswerPaper类以便判断

点击查看源码

class AnswerPaper{
    private Paper paper;
    private Question []question=new Question[1000];
    public AnswerPaper(Paper paper,String str,int num){
        this.paper=paper;
        String answer1;
        boolean result;
        String strs[]=str.split(" #");
        for(int i=0;i<strs.length;i++)
        {
            String strs1[]=strs[i].split(":");
            strs1[1]=strs1[1].trim();
            answer1=strs1[1];
            if(answer1.equals(this.paper.getQuestionAnswer(i+1)))
            {
                result=true;
            }
            else
            {
                result=false;
            }
            Question que=new Question(i+1,paper.getQuestionContent(i+1),paper.getQuestionAnswer(i+1),answer1,result);
            question[i]=que;
        }
    }
    public String getPaperAnswer(int i){
        return question[i-1].getAnswer();
    }
    public String getPaperResult(int a){
        String str=String.valueOf(question[0].getResult());
        for(int i=1;i<a;i++)
        {
            str=str+" "+String.valueOf(question[i].getResult());
        }
        return str;
    }
}

建立Paper类以储存Question数组，提取题目内容

点击查看源码

class Paper{
    private int num;
    private Question []question=new Question[1000];
    private int flag=1;
    public Paper(){}
    public Paper(int num){
        this.num=num;
    }
    public void setNum(int num){
        this.num=num;
    }
    public int getNum(){
        return num;
    }
    public void setQuestion(String str){
        String strs[]=str.split(" #");
        String strs1[]=strs[0].split(":");
        strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
        int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
        String strs2[]=strs[1].split(":");
        strs2[1]=strs2[1].trim();
        String strs3[]=strs[2].split(":");
        strs3[1]=strs3[1].replaceAll(" ","");
        Question que=new Question(i,strs2[1],strs3[1],null,true);
        question[i-1]=que;
    }
    public String getQuestionAnswer(int i){
        return question[i-1].getStandard_Answer();
    }
    public String getQuestionContent(int i){
        return question[i-1].getContent();
    }
}

SourceMontor的生成报表如下

类图如下

第二次作业：

第二次作业在第一次作业的基础上增加了试卷和答卷，其中试卷中包括题目的序号以及分值。试卷中极有可能有多道题，这就导致可能会出现答案不全的情况（试卷中的题目并没有全都被作答）。在输出部分，第二次作业比第一次作业多了试卷满分不是100分、答卷缺失部分答案、无效的试卷号。在输入格式方面，第二次作业的格式与第一次作业的格式要求没有变化，因为没有错误要求，所以输入的都为正确格式，正则表达式的作用也只是将输入的字符串分成几个部分。此次作业使用了类，但是并没有遵守或运用单一职责原则、开闭原则、迪米特法则，且许多判定过程写在了主方法中，而不是写在类中作为类的方法，更没有代理类。因为在敲之前，很多逻辑部分并没有思考清楚，导致代码出现了许多的冗余及不必要的代码，但又担心删掉那部分之后代码无法正常运行，所以为了完成作业得到较高的分数就没有修改。这次作业中，我深刻意识到了写注释的重要性。前几次提交之后，我发现代码的逻辑有些问题。但当我回头看我的代码的时候，我已经看不懂我原来的写的内容了。一方面是因为，代码更多的是面向过程而非面向对象，另一方面就是因为没有写注释了。写注释不仅有益于在写代码过程中清晰自己的逻辑，更有益于改代码过程中读懂自己之前写的代码。

SourceMontor的生成报表如下：

可见代码存在许多的不足（方法的功能较为单一、最复杂方法行的数量过高有待优化、代码中的块结构相对简单、注释少等），大多是由于基础知识不扎实，但第二次作业是在第一次作业基础上完成的，难度有所降低。在第一次作业基础上，我将提取有效内容功能放在了main中，用上了ArrayList传递数据，将作答部分写成新类——Answer——代码如下：

点击查看代码

class Answer{
    private String answer;
    private int grade;
    public Answer(String answer){
        this.answer=answer;
    }

    public String getAnswer(){
        return answer;
    }

    public void setGrade(int grade){
        this.grade=grade;
    }
    public int getGrade(){
        return grade;
    }
}

在Paper类中添加分数数组以求试卷总分——代码如下：

点击查看代码

class Paper{
    private int num;
    private int score_sum;
    private int question_sum;
    private ArrayList<Question> list = new ArrayList<>();
    private int score[];
    public Paper(int num,int questionnum[],int score[],ArrayList<Question> listQuestion)
    {
        this.num=num;
        this.score=score;
        this.question_sum=questionnum.length-1;
        for(int i=1;i<score.length;i++)
        {
            this.score_sum+=this.score[i];
        }
        for(int i=1;i<questionnum.length;i++)
        {
            for(Question t:listQuestion)
            {
                if(questionnum[i]==t.getNum())
                {
                    list.add(t);
                }
            }
        }
    }

    public ArrayList<Question> getList(){
        return list;
    }

    public int getSum()
    {
        return score_sum;
    }

    public int getNum(){
        return num;
    }

    public int getScore(int i){
        return score[i+1];
    }
}

减少了AnswerPaper功能，使该类的功能更明显，更多在Main中实现——代码如下：

点击查看代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        ArrayList<Question> listQuestion = new ArrayList<>();
        ArrayList<Paper> listPaper = new ArrayList<>();
        ArrayList<AnswerPaper> listAnswerPaper = new ArrayList<>();
        String str=scanner.nextLine();
        while(!str.equals("end"))
        {
            if(str.indexOf("#N")!=-1)
            {
                String strs[]=str.split(" #");
                String strs1[]=strs[0].split(":");
                strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
                int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
                String strs2[]=strs[1].split(":");
                strs2[1]=strs2[1].trim();
                String strs3[]=strs[2].split(":");
                strs3[1]=strs3[1].replaceAll(" ","");
                Question question=new Question(i,strs2[1],strs3[1]);
                listQuestion.add(question);
            }
            if(str.indexOf("#T")!=-1)
            {
                String strs[]=str.split(" ");
                String strs1[]=strs[0].split(":");
                int questionnum[]=new int [strs.length];
                int score[]=new int [strs.length];
                int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
                for(int j=1;j<strs.length;j++)
                {
                    String strs2[]=strs[j].split("-");
                    questionnum[j]=Integer.parseInt(strs2[0]);
                    score[j]=Integer.parseInt(strs2[1]);
                }
                Paper paper=new Paper(i,questionnum,score,listQuestion);
                listPaper.add(paper);
            }
            if(str.indexOf("#S")!=-1)
            {
                ArrayList<Answer> listAnswer = new ArrayList<>();
                String strs[]=str.split(" #");
                String strs1[]=strs[0].split(":");
                strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
                int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
                for(int j=1;j<strs.length;j++)
                {
                    String strs2[]=strs[j].split(":");
                    Answer answer=new Answer(strs2[1]);
                    listAnswer.add(answer);
                }
                AnswerPaper answerPaper=new AnswerPaper(i,listAnswer);
                listAnswerPaper.add(answerPaper);
            }
            str=scanner.nextLine();
        }
        for (int i = 0; i < listPaper.size(); i++) {
            if(listPaper.get(i).getSum()!=100)
            {
                System.out.println("alert: full score of test paper"+listPaper.get(i).getNum()+" is not 100 points");
            }
        }
        int flag=1;
        for(AnswerPaper r : listAnswerPaper)
        {
            flag=1;
            for (Paper p:listPaper)
            {
                if(r.getNum()==p.getNum())
                {
                    flag=0;
                    for(int i = 0; i < p.getList().size()&& i < r.getList().size(); i++)
                    {
                        Question w=p.getList().get(i);
                        Answer x=r.getList().get(i);
                        System.out.print(w.getContent()+"~"+x.getAnswer()+"~");
                        if(w.getStandard_Answer().equals(x.getAnswer()))
                        {
                            System.out.println("true");
                            x.setGrade(p.getScore(i));
                            r.setSum(p.getScore(i));
                        }
                        else
                        {
                            System.out.println("false");
                            x.setGrade(0);
                        }
                    }
                    for(int i = 0; i < p.getList().size() - r.getList().size(); i++)
                    {
                        System.out.println("answer is null");
                    }
                    for(int i = 0; i < p.getList().size(); i++)
                    {
                        if(i < r.getList().size())
                        {
                            Answer x=r.getList().get(i);
                            System.out.print(x.getGrade());
                        }
                        else
                            System.out.print("0");
                        if(i!=p.getList().size()-1)
                            System.out.print(" ");
                        else
                            System.out.print("~");
                    }
                    System.out.println(r.getSum());
                }
            }
        }
        if(flag==1)
            System.out.println("The test paper number does not exist");
    }
}
class AnswerPaper{
    private int num;
    private int sum;
    private ArrayList<Answer> list = new ArrayList<>();
    public AnswerPaper(int num,ArrayList<Answer> listAnswer){
        this.num=num;
        for(Answer t:listAnswer)
        {
            list.add(t);
        }
    }

    public int getNum(){
        return num;
    }

    public ArrayList<Answer> getList(){
        return list;
    }

    public void setSum(int grade){
        this.sum+=grade;
    }

    public int getSum(){
        return sum;
    }
}

Question类用于储存数据，基本不变，减少了未使用的get/set方法，简化代码——代码如下：

点击查看代码

class Question{
    private int num;
    private String content;
    private String standard_answer;

    public Question(int num,String content,String standard_answer){
        this.num=num;
        this.content=content;
        this.standard_answer=standard_answer;
    }

    public int getNum(){
        return num;
    }

    public String getContent(){
        return content;
    }

    public String getStandard_Answer(){
        return standard_answer;
    }
}

类图如下：

第三次作业：

第三次作业结束了几天，至今仍有心理阴影，心理路程依旧记忆犹新，不仅是正则表达式学习实践每每出错，难以改正，split的使用出现非零返回，耗费心力，而且删减的过程也是困难重重（会在采坑心得内分析），我的得分很低，该代码多用于避坑，辩证性看待分析。

第三次作业在第二次作业的基础上增加了删除题目和学生信息，这就使在输出部分多了找不到学生信息以及题目被删出，另外，作业中还增加了引用本来就不存在的题目等错误情况，并要求错误优先级显示。这次作业我做出了一部分改进，使代码变得复杂度降低一些，且开始有意识的遵循或运用单一职责原则、开闭原则、迪米特法则。

  第三次作业增加了错误格式这一部分。我便没有办法像前两次作业一样只用split切割输入语句，增加了Matcher和Pattern的运用。在运用错误格式这里，我卡了很久，卡的测试点中错误表达式就占了两种类型（8个点）。重写了很久pattern.compile和输入部分的代码，后尝试改回split，但效果不佳。感觉不是什么技术问题、逻辑问题、理解问题或者设计问题，可能是做事不够仔细认真，对正则表达式理解不够彻底。

  第三次作业增加了Student类——代码如下：

点击查看代码

class Student{
    private String num;
    private String name;
    public Student(String num,String name){
        this.num=num;
        this.name=name;
    }
    public String getNum(){
        return num;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
}

用作链表的类储存数据。尝试在Paper类中添加判断题目序号有效与否——代码如下：

点击查看代码

class Paper{
    private int num;
    private int score_sum;
    private int question_sum;
    private ArrayList<Question> list = new ArrayList<>();
    private int score[];
    private boolean haveque=true;
    public Paper(int num,int questionnum[],int score[],ArrayList<Question> listQuestion)
    {
        this.num=num;
        this.score=score;
        this.question_sum=questionnum.length-1;
        for(int i=1;i<score.length;i++)
        {
            this.score_sum+=this.score[i];
        }
        for(int i=1;i<questionnum.length;i++)
        {

            for(Question t:listQuestion)
            {
                if(questionnum[i]==t.getNum())
                {
                    list.add(t);
                    this.haveque=true;
                }
                else
                {
                    this.haveque=false;
                }
            }
        }
    }

    public ArrayList<Question> getList(){
        return list;
    }

    public int getSum()
    {
        return score_sum;
    }
    public boolean getHaveque()
    {
        return haveque;
    }
    public int getNum(){
        return num;
    }

    public int getScore(int i){
        return score[i+1];
    }
}

同时在Main中输出是添加判断条件——代码如下：

点击查看代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        ArrayList<Question> listQuestion = new ArrayList<>();
        ArrayList<Student> listStudent = new ArrayList<>();
        ArrayList<Paper> listPaper = new ArrayList<>();
        ArrayList<AnswerPaper> listAnswerPaper = new ArrayList<>();
        String str=scanner.nextLine();
        int num_of_cut=0;
        while(!str.equals("end"))
        {
            Pattern pattern = Pattern.compile("^#N:(.*)\\s#Q:(.*)\\s+#A:(.*)");
            Matcher matcher = pattern.matcher(str);
            Pattern pattern2 = Pattern.compile("^#T:(\\d+)(\\s+(\\d+-\\d+))*$");
            Matcher matcher2 = pattern2.matcher(str);
            Pattern pattern3 = Pattern.compile("^#S:(\\d+)\\s+(\\d+)(.*)");
            Matcher matcher3 = pattern3.matcher(str);
            Pattern pattern4 = Pattern.compile("^#X:(\\d+)\\s+(\\w+)(-\\d+\\s\\w+)*$");
            Matcher matcher4 = pattern4.matcher(str);
            Pattern pattern5 = Pattern.compile("^#D:N\\-(\\d+)$");
            Matcher matcher5 = pattern5.matcher(str);

            if(matcher.find())
            {
                String num=matcher.group(1);
                String que=matcher.group(2);
                String ans=matcher.group(3);
                int i=Integer.parseInt(num);
                Question question=new Question(i,que,ans);
                listQuestion.add(question);

            }
            else if(matcher2.find())
            {
                String num=matcher2.group(1);
                String text=matcher2.group(2);
                String strs[]=text.split("\\s+");
                int numofp=Integer.parseInt(num);
                int questionnum[]=new int [strs.length];
                int score[]=new int [strs.length];
                for(int j=1;j<strs.length;j++)
                {
                    String strs2[]=strs[j].split("-");
                    questionnum[j]=Integer.parseInt(strs2[0]);
                    score[j]=Integer.parseInt(strs2[1]);
                }
                Paper paper=new Paper(numofp,questionnum,score,listQuestion);
                listPaper.add(paper);
            }
            else if(matcher3.find())
            {
                ArrayList<Answer> listAnswer = new ArrayList<>();
                String num=matcher3.group(1);
                String nums=matcher3.group(2);
                String text=matcher3.group(3);
                String strs[]=text.split("\\s+#A:");
                int numofap=Integer.parseInt(num);
                for(int j=1;j<strs.length;j++)
                {
                    String strs2[]=strs[j].split("-");
                    int num_of_que=Integer.parseInt(strs2[0]);
                    Answer answer=new Answer(num_of_que,strs2[1]);
                    listAnswer.add(answer);
                }
                AnswerPaper answerPaper=new AnswerPaper(numofap,nums,listAnswer);
                listAnswerPaper.add(answerPaper);
            }
            else if(matcher4.find())
            {
                String text1=matcher4.group(1);
                String text=matcher4.group(2);
                Student student=new Student(text1,text);
                listStudent.add(student);
                String text2=matcher4.group(3);
                if(text2!=null)
                {
                    String strs3[]=text2.split("-");
                    for (String part : strs3)
                    {
                        if (part.length() > 8)
                        {
                            String date = part.substring(0, 8);
                            String nameOrIdentifier = part.substring(8);
                            Student student2 = new Student(date, nameOrIdentifier);
                            listStudent.add(student2);
                        }
                    }
                }
            }
            else if(matcher5.find())
            {
                String num=matcher5.group(1);
                num_of_cut=Integer.parseInt(num);
            }
            else
            {
                System.out.println("wrong format:"+str);
            }
            str=scanner.nextLine();
        }
        for (int i = 0; i < listPaper.size(); i++) {
            if(listPaper.get(i).getSum()!=100)
            {
                System.out.println("alert: full score of test paper"+listPaper.get(i).getNum()+" is not 100 points");
            }
        }
        int flag=1;
        for(AnswerPaper r : listAnswerPaper)
        {
            flag=1;
            for (Paper p:listPaper)
            {
                if(r.getNum()==p.getNum())
                {
                    flag=0;
                    for(int i = 0; i < p.getList().size()&& i < r.getList().size(); i++)
                    {
                        Question w=p.getList().get(i);
                        Answer x=r.getList().get(i);
                        if(w.getNum()==num_of_cut)
                        {
                            x.setGrade(0);
                            System.out.println("the question "+w.getNum()+" invalid~0");
                        }
                        else
                        {
                            if(p.getHaveque())
                            {
                                System.out.print(w.getContent()+"~"+x.getAnswer()+"~");
                                if(w.getStandard_Answer().equals(x.getAnswer()))
                                {
                                    System.out.println("true");
                                    x.setGrade(p.getScore(i));
                                    r.setSum(p.getScore(i));
                                }
                                else
                                {
                                    System.out.println("false");
                                    x.setGrade(0);
                                }
                            }
                            else
                            {
                                System.out.println("non-existent question~0");
                                x.setGrade(0);
                            }
                        }
                    }
                    for(int i = 0; i < p.getList().size() - r.getList().size(); i++)
                    {
                        System.out.println("answer is null");
                    }
                    int flag1=0;
                    for(int j = 0;j<listStudent.size();j++){

                        if(r.getNums().equals(listStudent.get(j).getNum()))
                        {
                            System.out.print(r.getNums()+" "+listStudent.get(j).getName()+": ");
                            for(int i = 0; i < p.getList().size(); i++)
                            {
                                if(i < r.getList().size())
                                {
                                    Answer x=r.getList().get(i);
                                    System.out.print(x.getGrade());
                                }
                                else
                                    System.out.print("0");
                                if(i!=p.getList().size()-1)
                                    System.out.print(" ");
                                else
                                    System.out.print("~");
                            }
                            System.out.println(r.getSum());
                            flag1=1;
                            break;
                        }
                    }
                    if(flag1==0)
                    {
                        System.out.println(r.getNums()+" not found");
                    }
                }
            }
        }
        if(flag==1)
            System.out.println("The test paper number does not exist");
    }
}

其他类没有思路去修改
SourceMontor的生成报表如下：

根据此报表，以下是改进方向：

减少方法调用：方法调用可能会导致代码执行效率降低。尝试合并或简化方法调用，以减少方法的调用次数。

增加注释：注释严重不足，有很多的空间来添加注释，从而提高代码的可读性和维护性。

优化类和接口：确保类的结构和接口的设计是合理的。避免过度耦合，尽量保持类的独立性。

控制方法复杂度：平均每方法语句数过多，这可能表明某些方法过于复杂。尝试分解这些方法为更小的、更专注的部分。

管理块深度：最大块深度为太大，这可能会影响代码的性能。优化块结构，使其更加扁平化，以减少执行时间。

类图如下：

采坑心得：

第一次作业：在answer1.equals(this.paper.getQuestionAnswer(i+1))判断时用equals不要直接用=，用等号过不了；

如图：

              Question类可简化出Answer类；

第二次作业：提取时用正则表达式会更加方便快捷；

第三次作业：这段代码中，我将spilt改为固定数提取，因为我发现在测试用例中20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www检测不出空格，应该是无空格，测试用例中的空格不存在。

点击查看代码

if(text2!=null)
                {
                    String strs3[]=text2.split("-");
                    for (String part : strs3)
                    {
                        if (part.length() > 8)
                        {
                            String date = part.substring(0, 8);
                            String nameOrIdentifier = part.substring(8);
                            Student student2 = new Student(date, nameOrIdentifier);
                            listStudent.add(student2);
                        }
                    }
                }

正则表达式中提取输入链表储存过程中提取会少数据，应该是Pattern.compile部分出错；
如图：

             试卷题目数明显少了。

改进建议：

第三次作业中，判定题目删减时用HashMap会好很多。

正则表达式的Pattern.compile有待改准。

第二次作业中，输入提取部分改用正则表达式提取。

写代码时提前画好类图以减少遗漏。

总结：

1.学到了：

Java是一门纯粹的面向对象语言，因此理解类、对象、继承、多态和封装这些OOP概念至关重要。这些概念是Java编程的核心。

理论知识很重要，但没有实践是不够的。尝试编写自己的程序，从简单的“Hello World”开始，逐步增加难度。通过实际编码，可以更好地理解概念，并学会如何解决问题。

Java拥有丰富的标准库，提供了许多预制的类和接口，用于处理文件、网络、数据库等。熟悉这些库可以节省编写代码的时间，并提高代码的质量。

编写清晰、可读的代码比仅仅让代码工作更重要。遵循良好的编码习惯，使用有意义的变量名和方法名，添加注释，这些都是编写可维护代码的关键。

Java中有许多提前设计好的便捷方法供我们使用，多学习有利于减少冗余代码，如：HashMap与ArrayList等。

2.需要进一步学习及研究：

在写代码之前，要将整个代码的逻辑部分设计好，避免出现写到中途手忙脚乱的现象。

提升代码的可复用性，注重设计中的开闭原则。

每次写完代码都会出现数组越界的情况，原因大概是思考逻辑时，无法面面俱到。多敲代码以提升自己的思考能力以及逻辑能力。画设计图、类图是个不错的选择。

对正则表达式理解、运用仍有不足。

3.建议：

希望老师能提前推荐更多用得上方法帮助作业完成。

希望测试点点明测试方向。

希望老师能演示类之间引用的例子，讲方法时更深入些，讲些多出现的特例。