目录

• 第三单元总结
  • 测试方法和数据生成
    • 测试方法
    • 数据生成
      • 随机数据
      • 特殊数据
    • 数据有效性
  • 架构分析
  • 性能问题与优化
    • 输出性能问题
    • 算法选择
    • 动态维护
    • 利用缓存
  • Network 扩展
  • 心得与体会

第三单元总结

测试方法和数据生成

测试方法

• 采用黑盒测试
• 测评机的实现较为简单，直接对拍即可

数据生成

随机数据

• 分为 all, group, circle, message, emoji, money 六种模式
  • all：测试全部指令
  • group：测试与组相关的指令
  • circle：测试与关系相关的指令，重点是最小生成树和最短路
  • message：测试各种消息的发送和接受
  • emoji：测试表情类型消息的相关指令
  • money：测试红包类型消息的相关指令
• 通过字典 INS_NUM_LIMIT = {'ap': 2500, 'qci': 100, 'ag': 20, 'qlc': 20, 'sim': 500} 限制各种指令的条数，可满足不同数据规模

特殊数据

• 单指令：测试边界情况
• 线性图、完全图等：测试 qlc、sim 等指令的时间复杂度
• 其他特征的数据：测试 qbs、qgvs、qgav 等指令的时间复杂度，具体特征各不相同，在这就不一一介绍了

数据有效性

• 本人三次作业强测和互测均未被 hack
• 三次互测均有 hack
• 本次测出了其他同学的很多性能问题

架构分析

• 核心类图（忽略了异常类和部分继承官方接口的类，重点关注图模型的构建与维护）

• 类功能分析
  • Graph：关系图
    • 以联通分量 Block 为单位进行存储和维护
    • 支持 qbs、qci、qlc、sim 等指令的查询
  • Block：联通分量
    • 保存了节点 MyPerson 和边 Relation 的信息
    • 用于计算最小生成树和最短路等
  • UnionFindSet：并查集
    • 在 Graph 中用于 Block 的维护，在 Block 中用于 kruskal 算法求最小生成树
    • 进行了路径压缩、按大小合并等优化

性能问题与优化

输出性能问题

• 在异常类中，使用 printf 函数输出会比 println 慢很多
• 虽然不会影响通过测评，但是经过本地大规模数据的测试，在其他算法几乎相同的情况下，使用 printf 的总 CPU 时间能达到 println 的两倍

算法选择

• 只要不出现 \(O(n^2)\) 复杂度的算法，通过强测和互测问题不大
• qci：并查集 + 路径压缩 + 按大小合并
• qlc：kruskal 算法（经本地测试，效率比堆优化的 prim 算法性能更好）
• sim：dijkstra 算法 + 堆优化

动态维护

• 以 qgvs 为例，如果每次查询都重新计算一遍的话，复杂度会达到 \(O(n^2)\)，因此可以进行动态维护
• 添加 person 时，加上他与每个人的 value 值之和的两倍（删除时同理）
• 添加 relation 时，遍历所有 group，如果两个人都在同一 group 中，加上 value 值

利用缓存

• 以 qlc 为例，在联通分量的结构不发生变化时，每次查询的结果一定相同，因此可以记录下来
• 变量 leastConnection 记录最小生成树的路径权值和
  • 当其值不为 -1 时，表示数据有效，可直接返回
  • 否则需要重新计算最小生成树，并赋值给 leastConnection
• 在添加 person 或 relation 时，将 leastConnection 设为 -1

Network 扩展

• 新增 Producer、Advertiser、Customer 接口并继承 Person

• 新增 ItemMessage 接口并继承 Message，用于存储商品相关信息

• 三个核心方法的规格如下

  /*@ public normal_behaviour
    @ requires !producer.hasItem(item);
    @ assignable producer.items;
    @ ensures producer.items.length = \old(producer.items.length) + 1;
    @ ensures producer.hasItem(item);
    @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(producer.items.length);
    @         (\exists int j; 0 <= j && j < producer.items.length;
    @			producer.items[j] == (\old(producer.items[i]))));
    @ also 
    @ public exceptional_behaviour
    @ signals (DuplicatedItemException e) producer.hasItem(item);
    @*/
  void produce(Producer producer, ItemMessage item);
  
  /*@ public normal_behaviour
    @ requires !advertiser.hasItem(item) && producer.hasItem(item);
    @ assignable advertiser.items;
    @ ensures advertiser.items.length = \old(advertiser.items.length) + 1;
    @ ensures advertiser.hasItem(item);
    @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(advertiser.items.length);
    @         (\exists int j; 0 <= j && j < advertiser.items.length;
    @			advertiser.items[j] == (\old(advertiser.items[i]))));
    @ also 
    @ public exceptional_behaviour
    @ signals (ItemNotFoundException e) !producer.hasItem(item);
    @ also 
    @ public exceptional_behaviour
    @ signals (DuplicatedItemException e) producer.hasItem(item) && advertiser.hasItem(item);
    @*/
  void advertise(Producer producer, Advertiser advertiser, ItemMessage item);
  
  
  /*@ public normal_behaviour
    @ requires advertiser.hasItem(item) && !customer.hasItem(item);
    @ assignable customer.items, advertiser.items;
    @ assignable customer.money, item.getProducer().money;
    @ ensures customer.items.length = \old(customer.items.length) + 1;
    @ ensures customer.hasItem(item);
    @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(customer.items.length);
    @         (\exists int j; 0 <= j && j < customer.items.length;
    @			customer.items[j] == (\old(customer.items[i]))));
    @ ensures advertiser.items.length = \old(advertiser.items.length) - 1;
    @ ensures !advertiser.hasItem(item);
    @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < advertiser.items.length;
    @         (\exists int j; 0 <= j && j < \old(advertiser.items.length);
    @			advertiser.items[i] == (\old(advertiser.items[j]))));
    @ ensures customer.money = customer.money - item.getPrice();
    @ ensures item.getProducer().money = item.getProducer().money + item.getPrice();
    @ also 
    @ public exceptional_behaviour
    @ signals (ItemNotFoundException e) !advertiser.hasItem(item);
    @ also 
    @ public exceptional_behaviour
    @ signals (DuplicatedItemException e) advertiser.hasItem(item) && customer.hasItem(item);
    @*/
  void purchase(Advertiser advertiser, Customer customer, ItemMessage item);
  

心得与体会

• 学习了 JML 的基础知识
• 学会了如何用 JUnit 进行单元测试
• 了解了契约式编程和防御式编程的概念
• 复习了图相关算法
• 数据构造能力进一步提升

标签：2022,producer,生成,面向对象,算法,指令,测试,数据,单元
来源： https://www.cnblogs.com/t0ush1/p/16342441.html