BUAA-OO第四单元博客作业

[黄拓远-22371180]

目录

 

本单元所实践的正向建模与开发

正向建模介绍

定义问题

建立模型

参数化

求解和仿真

比较和验证

本单元作业的设计架构，代码与模型的追踪关系

架构设计

追踪关系

四个单元中架构设计思维的演进

四个单元中测试思维的演进

课程收获

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本单元所实践的正向建模与开发

正向建模介绍

正向建模（Forward Modeling）是一种通过构建和分析模型来预测系统行为的科学和工程方法。在不同领域中，正向建模有其特定的应用和方法，但其核心思想是从已知的系统参数和输入条件出发，通过模型推导出系统的输出和行为。

正向建模的一般步骤包括：

1. 定义问题：明确建模的目标和范围。
2. 建立模型：选择合适的数学方法和工具来构建模型，包括方程、算法和计算方法。
3. 参数化：确定模型所需的参数和初始条件。
4. 求解和仿真：使用数值方法或计算机仿真来求解模型，并预测系统行为。
5. 比较和验证：将模型输出与实际观测数据进行比较，验证模型的准确性和可靠性。

正向建模是一个迭代过程，模型可能需要不断调整和改进，以提高预测精度和可靠性

定义问题

本次作业的目标就是实现一个图书馆系统，完成图书馆所支持的相关业务。

图书馆书架上的所有图书按照 “类别号-序列号” 的形式编制书号。图书分 A、B、C 三类，每种类别可能包含多个图书。

图书馆的运行分为两个时段：白天开馆，夜晚闭馆。开馆后，图书管理系统需要处理用户的各种请求，依据图书馆的运行规则决定是否批准用户的请求；同时，开馆时和闭馆时，图书馆内部依据需要整理各部门的图书，以满足接下来可能处理的各种请求。

开馆时图书管理系统需要处理的请求包括：借书，还书，查询，预约，预约取书，续借和图书漂流。

第三次作业还引入了用户信用分系统，对用户的行为做进一步限制。

建立模型

本单元没有涉及较难的数学方法，至于模型的构建我是把每个部门都构建了一个类，其中根据需要选择了合适的容器用于存放图书。并且添加了方法用于进行一些图书管理的操作。

参数化

本次模型所需的参数有：各个部门用于装书的容器，每个部门独特的一些参数（如user部门的信誉积分）。

求解和仿真

本次作业没有设计这一点。

比较和验证

本单元作业在评测中没有出现任何错误，这也说明了上述建模方法的可行性以及模型的可靠性。

本单元作业的设计架构，代码与模型的追踪关系

架构设计

以下是我第三次作业的uml类图

 

根据提供的类图，代码架构可以分析如下。这是一个典型的面向对象的设计，表示一个图书馆系统，包含多个类及其关系。以下是每个类的描述和它们的职责：

1. Pinfo

   • 存储与图书相关的信息。
   • 包含图书借阅和预约的状态。
   • 方法包括添加、移除、归还图书，检查过期状态等。

2. ReserveInfo

   • 存储图书预约的信息。
   • 包含预约的图书ID和状态。
   • 提供方法检查预约状态和相等性。

3. Ao

   • 提供与图书预约和借阅相关的操作。
   • 方法包括预约图书、归还图书、取消预约等。
   • 通过用户信息和图书ID进行操作。

4. User

   • 存储用户信息及其借阅的图书信息。
   • 方法包括借阅图书、归还图书、添加积分等。

5. Bro

   • 管理图书的预约和借阅。
   • 提供预约图书、移除预约、获取预约信息等方法。

6. Bs

   • 管理图书库存。
   • 提供添加、移除、查找图书的方法。

7. MainClass

   • 主控制类，管理整个系统的操作。
   • 包含各种用户和图书的操作方法。

8. Bdc

   • 图书库存管理。
   • 提供添加、移除、查找图书的方法。
   • 管理图书的借阅状态。

类之间的关系：

• Pinfo 和 ReserveInfo 通过图书ID关联。
• Ao 使用 User、Pinfo 和 ReserveInfo 来实现图书预约和借阅。
• User 和 Bro 关联，管理用户的借阅和预约信息。
• Bs 管理图书库存，Bdc 也是图书库存管理的一部分。
• MainClass 作为主控制类，调用其他类的方法来实现系统的功能。

这种架构体现了面向对象编程的基本原则，类与类之间通过组合和关联来实现复杂的功能，每个类有明确的职责和方法。

追踪关系

三次作业中我都是先写代码再根据代码画uml图的，所以就是根据每次作业的要求添加一些东西，然后将其添加到uml图中，没有显示很明显的追踪关系。

四个单元中架构设计思维的演进

第一个单元：递归下降解析表达式

架构设计思维：

• 模块化设计：将表达式解析过程分解为多个模块，每个模块负责处理不同类型的操作符和操作数（如加法、乘法、括号等）。
• 递归实现：需要理解递归的基本概念和递归调用栈，设计一个递归下降解析器来解析和简化表达式。
• 基础数据结构：介绍基本数据结构如栈（用于处理操作符和操作数），帮助理解递归和解析过程。

第二单元：多线程电梯系统

架构设计思维：

• 面向对象设计：通过设计电梯类、电梯控制系统类和请求类，帮助理解面向对象编程的基本原则。
• 并发和线程管理：引入Java的多线程编程模型（如Thread类和Runnable接口），讲解线程的创建、启动和管理。
• 同步和互斥：讨论线程同步的概念，如synchronized关键字、锁和条件变量，确保线程安全。
• 事件驱动设计：设计一个事件驱动系统，电梯系统响应用户请求，并通过事件处理机制调度电梯运行。

第三单元：JML规格

架构设计思维：

• 形式化规范：学习JML语法和语义，帮助理解如何为程序设计形式化规范，定义前置条件、后置条件和不变式。
• 契约式编程：讲解契约式编程思想，通过编写JML规格定义方法的行为契约，确保程序正确性。
• 模块化验证：通过模块化设计，逐步验证每个模块的正确性。

第四单元：UML类图

架构设计思维：

• 系统建模：介绍UML类图的基本元素（类、属性、方法、关系等），理解如何建模系统的静态结构。
• 抽象和设计：通过UML类图进行系统设计和抽象，强调设计原则如封装、继承、多态性等。
• 工具使用：学习使用UML建模工具（如StarUML、Visual Paradigm）创建和管理UML类图。

四个单元中测试思维的演进

在第一单元中，我是通过自己构造一些数据来测试的，但是发现效果不好，后面就全部使用他人的评测机了，一直到学期结束，所以测试思维没什么变化。

课程收获

学会了递归下降以及其在代码设计中的使用，学会了多线程的编程以及注意事项。学会了jml规格以及契约式设计。学会了uml类图的绘画。总的来说收获很多，这门课程不仅教会了我编程技巧，还培养我解决实际问题的能力和系统化的设计思维，为我未来的职业发展打下坚实的基础。