201971010230-孟姣姣 实验二 软件工程个人项目 {0-1}背包问题项目报告
作者：互联网
课程班级博客链接 https://edu.cnblogs.com/campus/xbsf/2019nwnucs
这个作业要求链接 https://edu.cnblogs.com/campus/xbsf/2019nwnucs/homework/12527
我的课程学习目标 <（1）掌握软件项目个人开发流程。（2）掌握Github发布软件项目的操作方法>
这个作业在哪些方面帮助我实现学习目标 <项目设计开发以及提交到Github>
项目Github的仓库链接地址 https://github.com/MJJBQ/software_project
1.需求分析
本项目需要设计一个可以使用动态规划算法、贪心算法以及回溯算法实现{0-1}背包问题求解的软件。背包问题是NP Complete问题，也是一个经典的组合优化问题，有着广泛而重要的应用背景。{０-1}背包问题是最基本的KP问题形式，比起背包问题不需要考虑每一种物品该放入多少，而是只考虑放入不放入，实现起来相对容易。需求中一共给出了9组数组，这些数据存在18个文件中，18个文件分为2组，其中每一组里面的.in文件中存储了该组每个物品的重量和价值，.out文件中存储了背包容量。项目要求对任意一组数据都可以使用动态规划算法、贪心算法以及回溯算法进行求解，获得求解结果和求解过程所需要的时间。最后将求解结果写入到txt或者excel文件中。
2.功能设计
2.1基本功能
本项目基本功能主要有数据读入、数据散点图绘制、数据按照重量非递增排序、动态规划算法解决0-1背包问题、贪心算法解决0-1背包问题、回溯算法解决0-1背包问题以及结果保存。
2.2扩展功能
本项目扩展功能主要有多算法排序和散点图坐标绘制。多算法排序根据数据排列顺序、使用不同排序算法进行排序，这里主要使用了冒泡排序、选择排序和插入排序。散点图坐标绘制通过计算坐标轴长度和数据量个数等间隔划分坐标轴。
3.设计实现
本项目一共包括KnapsackMain、Picture、DP、Greedy、Back和FileBean六个类，KnapsackMain是主类，里面有程序入口main方法，还有根据重量非递增排序方法sortByWeight。这里使用三种排序方式实现。文件数据读取方法readDataFromFile，该类使用FileReader和BufferReader读取文件数据。结果回写文件方法writeData2Fime，该类使用FileWriter和BufferedWriter回写文件数据。Picture类用来绘制散点图，该类继承Jpanel类，主要对paintComponent方法进行了重写。DP类负责使用动态规划算法解决0-1背包问题，Greedy类负责使用贪心算法解决0-1背包问题，Back类负责使用回溯算法解决0-1背包问题，FileBean是对文件数据的封装，主要包括文件名、文件数据和背包容量。Picture、DP、Greedy、Back和FileBean都是KnapsackMain类的静态内部类，类之间关系结构如图所示。
4.测试运行
4.1 文件读写功能测试，如下图所示，读取所有文件数据，并显示文件名列表。
4.2 散点图绘制功能测试，如下图所示，绘制所选数据源的散点图，并显示扩展的坐标刻度。
4.3 按重量非递增排序功能测试，如下图所示，对选择数据源进行排序，并显示排序后的数据。
4.4 动态规划求解功能测试，如下图所示，对选择数据源使用动态规划算法求解，并显示求解结果。
4.5 动态规划求解功能测试，如下图所示，对选择数据源使用动态规划算法求解，并显示求解结果。
4.6 动态规划求解功能测试，如下图所示，对选择数据源使用动态规划算法求解，并显示求解结果。
4.7 结果回写功能测试，如下图所示，每次对问题求解后都会写入对应文件。
5.粘贴自己觉得比较独特的或满意的代码片段，用博客园的代码控件来显示。
5.1文件数据读取代码
点击查看代码
private static ArrayList<FileBean> readDataFromFile(String root) {
ArrayList<FileBean> fileLists = new ArrayList<FileBean>();
File rootPath = new File(root);
if (rootPath.exists()) {
File files[] = rootPath.listFiles();
if (files == null || files.length == 0) {
System.out.println("文件夹为空");
return null;
} else {
String realName = null;
Map realMap = null;
for (File item : files
) {
if (item.isFile()) {
String name = item.getName();
String type = name.substring(name.lastIndexOf(".") + 1);
int totalWeight = 0;
if (type.equals("in")) {
try {
realName = name;
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(item));
String line;
List lists = new ArrayList<>();
while ((line = br.readLine()) != null) {
lists.add(line);
}
br.close();
int i = 0;
int data[][] = new int[lists.size()][2];
Iterator<String> iterator = lists.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String array[] = iterator.next().split(" ");
data[i][0] = Integer.valueOf(array[0]);
data[i][1] = Integer.valueOf(array[1]);
i++;
}
Map map = new HashMap<>();
map.put(name, data);
realMap = map;
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
return null;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
if (type.equals("out")) {
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(item));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
totalWeight = Integer.valueOf(line.toString().trim());
}
br.close();
FileBean bean = new FileBean();
bean.setData(realMap);
bean.setName(realName);
bean.setTotalWeight(totalWeight);
fileLists.add(bean);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
return null;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
}
return fileLists;
}
}
return null;
}
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@Override
protected void paintComponent(Graphics g) {
super.paintComponent(g);
Graphics2D draw = (Graphics2D) g;
draw.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
int w = getWidth();
int h = getHeight();
draw.draw(new Line2D.Double(DIS, DIS, DIS, h - DIS));
draw.drawString("价值", DIS - 10, DIS);
draw.draw(new Line2D.Double(DIS, h - DIS, w - DIS, h - DIS));
draw.drawString("重量", w - DIS, h - DIS);
int ymin = (h - 2 * DIS) / data.length;
int xmin = (w - 2 * DIS) / data.length;
draw.setPaint(Color.black);
int ydis = ymin;
int xdis = xmin;
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
int x = data[i][0];
int y = data[i][1];
if (i != data.length - 1) {
draw.drawString(xdis + "", xdis + DIS, h - DIS + 15);
draw.drawString(ydis + "", DIS - 20, h - (ydis + DIS));
xdis += xmin;
ydis += ymin;
}
draw.fill(new Ellipse2D.Double(x + DIS, h - (y + DIS), 4, 4));
}
}
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for (int i = 0; i < data.length; i++) {
//选择排序
//首先在未排序的数列中找到最小(or最大)元素，然后将其存放到数列的起始位置；
//接着，再从剩余未排序的元素中继续寻找最小(or最大)元素，然后放到已排序序列的末尾。
//以此类推，直到所有元素均排序完毕。
for (int j = i + 1; j < data.length; j++) {
if (data[j][0] > data[i][0]) {
int temp1 = data[j][0];
data[j][0] = data[i][0];
data[i][0] = temp1;
int temp2 = data[j][1];
data[j][1] = data[i][1];
data[i][1] = temp2;
}
}
}
for (int i = 1; i < data.length; i++) {
//插入排序
for (int j = i ; j > 0; j--) {
if (data[j][0] > data[i][0]) {
int temp1 = data[j][0];
data[j][0] = data[i][0];
data[i][0] = temp1;
int temp2 = data[j][1];
data[j][1] = data[i][1];
data[i][1] = temp2;
}
}
}
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
//冒泡排序
for (int j = 0 ; j < data.length-1-i ; j++) {
if (data[j][0] > data[i][0]) {
int temp1 = data[j][0];
data[j][0] = data[i][0];
data[i][0] = temp1;
int temp2 = data[j][1];
data[j][1] = data[i][1];
data[i][1] = temp2;
}
}
}
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private static void writeData2Fime(String path, int[][] data, ArrayList<Integer> list, int totalWeight, long time, String model) {
File file = new File(path + ".txt");
sortByWeight(data);
if (!file.exists()) {
try {
file.createNewFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
bw.write(model+"算法解决0-1背包问题总耗时为"+time+"秒");
bw.newLine();
bw.write("商品信息如下：");
bw.newLine();
bw.write("重量：");
for (int j = 0; j < data.length; j++) {
bw.write(data[j][0] + "\t");
}
bw.newLine();
bw.write("价值：");
for (int j = 0; j < data.length; j++) {
bw.write(data[j][1] + "\t");
}
bw.newLine();
bw.write("放入背包的物品：");
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
bw.write(list.get(j) + "\t");
}
bw.newLine();
bw.write("放入背包的物品重量：");
int weight = 0;
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
bw.write(data[list.get(j) - 1][0] + "\t");
weight += data[list.get(j) - 1][0] - 1;
}
bw.write("总重量：" + weight);
bw.newLine();
bw.write("放入背包的物品价值：");
int value = 0;
for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
bw.write(data[list.get(j) - 1][1] - 1 + "\t");
value += data[list.get(j) - 1][1] - 1;
}
bw.write("总价值：" + value);
bw.newLine();
bw.write("背包剩余容量：" + (totalWeight - weight));
bw.flush();
bw.close();
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(file));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
System.out.println("结果已写入" + file.getAbsolutePath() + "文件中");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
标签：201971010230,int,孟姣,软件工程,算法,bw,new,data,DIS 来源： https://www.cnblogs.com/MJJBQ/p/16030495.html