寒假作业2/2

这个作业属于哪个课程	2021春软件工程实践|W班 (福州大学)
这个作业要求在哪里	寒假作业2/2
这个作业的目标	任务一：阅读《构建之法》并提问、任务二：完成词频统计个人作业、任务三：撰写博客
其他参考文献	CSDN、博客园、简书等

part1：阅读《构建之法》并提问

1.1 问题一

在书中2.3个人开发流程中，书里写到“PSP依赖于数据。如果数据不准确或有遗失，怎么办?让工程师编造些？”，

• 我有了这个问题：如何保证数据准确呢。我在这次作业编写程序过程中明显感受到计划赶不上变化，并不能很好的预估时间。而我上网查了资料，感觉这方面的内容也比较少，看的也不是很明白，就感觉时间不知道怎么预估，有些模块在做的时候甚至不知道自己做了，导致感觉自己统计的时间也不是很准确，总结之后我的理解是：感觉现在这份表格，感觉有的不适合现在的我们的普通作业，比如生成设计文档等，可能在脑子里想想就过去了，有些部分在这次作业中不会出现，这就导致这部分的内容很难预估时间，我的困惑是如何能在各种项目中都写好PSP。

1.2 问题二

在书中3.2软件工程师的思维误区中，书里写到“一个工程师在写程序时，经常容易在某个问题上陷进去，花大量时间对其进行优化，无视这个模块对全局的重要性，甚至还不知道这个“全局”是怎么样的。这个毛病早就被归纳为“过早的优化是一切罪恶的根源"

• 我有了这个问题：难道在各种项目中过早优化都是不好的吗，上网查阅资料后看到了一些观点：1、过早优化出现在一些相对容易解决的问题。2、过早优化是一种“美好的愿景”。3、过早优化是由于未能正确对任务进行优先级排序。目前根据我自己的一些经验，似乎过早优化并没有坏处，反而感觉如果有的项目，作业之类，开头没有优化，会导致后期要优化时要改大量的代码。所以我目前的观点是一些小项目前期优化时可以的。也不知道自己的观点对不对。

1.3 问题三

在书中第5章第7章都讲了团队合作，书里写到“各司其职，对项目共同负责；团队的各个角色合起来，对整个项目最终的成功负责,为什么?因为每个角色在其职责范围内的失败都会导致整个项目的失败。”

• 平时，在进行团队合作时或多或少会出现团队各个组员实力不均，分配完任务，可能会因为某些问题有的组员抱着混一混的心思，并不能完成自己的任务。那这时候为了顺利完成任务，其他人就不仅要完成自己份内的任务还要兼顾别人任务，这就可能导致组员心态的失衡，网上很多办法都是换组员什么的，但我想知道有什么更好的办法可以避免这种现象呢，或者说如何调动组员的积极性呢？

1.4 问题四

在书中8.3.2提到了深度面谈来获取用户需求，“通过详细的面谈，广泛而深入地了解用户的背景、心理、需求等。这通常是一对一的采访。这种方法费时费力，效果往往取决于主持面谈的团队成员的能力。深入面谈这一方法也可以用在某一特定领域，例如软件的用户可用性和用户界面，这也可以称为软件可用性研究(Usability）”

• 文章提到深度面谈来获取用户需求，比如说进行用户界面的修改，但我的观点是：一千个观众眼中有一千个哈姆雷特，每个人的审美也是不同的，可能有的人认为这个界面好看，有的人认为那个界面好看，但深度面谈这种方法费时费力显然不可能大规模开展，取到的样本数也应该不会太多，那怎么能判断出深度面谈所获得的需求一定会适用于大多数人呢？
  、

1.5 问题五

在书中12.1.6用户体验和质量中，书里写到“好的用户体验当然是所有人都想要的，如果它和产品的质量有冲突，怎么办?牺牲质量去追求用户体验么，用户能接受么?”

• 看了后面杰克·韦尔奇的故事，我有了这样问题到底是体验>质量，还是质量>体验呢，如何能找到他们之前的平衡点呢？网上有些的说法是这样的：“用户需求是根本，在用户体验这个问题上，还要特别考虑到短期刺激和长期影响，在必要的时候我觉得可以牺牲软件质量去追求用户体验。”因为项目做得不多在这方面也没有什么直观的感受，看完了网上的回答的困惑是如何能更好平衡产品质量和用户体验呢？

附加题

故事：玛丽·肯尼思·凯勒（Mary Kenneth Keller）在计算机科学历史上绝对占有一席之地：她还是研究生时，帮助开发了BASIC语言；1965年从威斯康星大学计算机学系拿到了博士学位，这让她成为第一批计算机学博士。同一个月，欧文·C·唐（Irving C. Tang）拿到了他在华盛顿大学圣路易斯分校的理学博士；这意味着，拥有计算机学博士学位的所有人当中有一半一度是女性。让这个故事更具戏剧性的是，凯勒还是个修女，来自圣母玛利亚修女会，受命致力于教育事业。后来，凯勒在克拉克学院担任了20年的计算机学系系主任。
见解：并不能说做程序员男生一定比女生有优势，从事任何一份职业，努力必然会有结果，所以无论是男性还是女性，用能力和代码来说话，每一个热爱编程、肯于努力的人都会有回报。

part2：WordCount编程

2.1 Github项目地址

PersonalProject-Java

2.2 PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	20	30
• Estimate	• 估计这个任务需要多少时间	20	30
Development	开发	415	740
• Analysis	• 需求分析 (包括学习新技术)	70	40
• Design Spec	• 生成设计文档	20	20
• Design Review	• 设计复审	20	30
• Coding Standard	• 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	5	30
• Design	• 具体设计	20	40
• Coding	• 具体编码	120	200
• Code Review	• 代码复审	40	80
• Test	• 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	120	300
Reporting	报告	55	65
• Test Repor	• 测试报告	20	20
• Size Measurement	• 计算工作量	15	15
• Postmortem & Process Improvement Plan	• 事后总结, 并提出过程改进计划	20	30
	合计	490	835

2.3 解题思路描述

1. 看到输入文件和输出文件以命令行参数传入，想到涉及文件读写就想着有没有高效的文件读写方式
   
2. 统计文件的字符，因为只需要统计Ascii码，汉字不需考虑，感觉一个个字符读出来取长度就行了
   
3. 统计单词当时一开始想的是循环暴力判断，后面做的时候发现好像可以通过正则表达式取出单词，就直接去其他博文上查找正则的知识
   
4. 统计有效空行，想的是取出行后trim完和空字符串对比即可判断
   
5. 统计单词Top10看到要用键值储存就想到hashmap，要排序什么的感觉hashmap应该也有方法，就要用hashmap存放单词
   
6. 查询资料主要是CSDN、简书、博客园等

2.4 代码规范制定链接

codestyle.md

2.5 设计与实现过程

代码分为Lib类（7个函数）和WordCount类（2个函数），WordCount类通过调用Lib类中的方法来完成要求：
Lib类

public class Lib {
    //统计字符数
    public static int countCharacters(String str)
    //统计有效行数
    public static int countLines(String str)
    //统计单词数
    public static int countWords(String str, HashMap<String, Integer> wordMap)
    //按照单词出现个数排序
    public static List<HashMap.Entry<String, Integer>> getSortedList(HashMap<String, Integer> wordMap)
    //读取输入文件
    public static String readFile(String filePath) throws IOException
    //将结果拼接成字符串
    public static String getResStr(int charsNum, int wordsNum, int linesNum
            , HashMap<String, Integer> wordMap)
    //将拼接的字符串写入文件
    public static void writeFile(String filePath, int charsNum, int wordsNum, int linesNum
            , HashMap<String, Integer> wordMap) throws IOException
}

WordCount类

public class WordCount {
    //构造函数
    public WordCount(String filePath) throws IOException
    //主函数
    public static void main(String[] args) throws IOException
}

流程图

函数关系

• WordCount()构造函数，调用readFile()函数将文件读入为字符串，并将得到的字符串作为参数传递给countCharacters，countLines，countWords三个函数获取字符数、有效行数、单词数。
• getResStr()获取结果字符串函数，调用getSortedList()函数，对单词按出现次数进行排序。
• writeFile()写入文件函数，调用getResStr()函数获取最终结果字符串，并将字符串写入文件。

主要函数介绍

• 读取文件：通过BufferWriter，将文件的每个字符读出，并通过StringBuilder拼接成字符串返回。这样，所返回的字符串可以用于多个方法，而不用多次读入文件。

public static String readFile(String filePath) throws IOException {
    ...
    while ((ch = reader.read()) != -1) {
      str.append((char)ch);
    }
    ...
}

• 统计文件字符数：因为只需要统计Ascii码，汉字不需考虑，直接获取length()即可

public static int countCharacters(String str) {
    return str.length();
}

• 统计文件有效行数：先通过str.split("\r\n|\n")将文件字符串按行分割，然后再将分割出来的每行去掉空白符与空字符串对比，如果不是空字符串则有效行数+1

public static int countLines(String str) {
    ...
    String[] strLine = str.split("\r\n|\n");

    for (String validLine : strLine) {
        if (!validLine.replaceAll("\r|\n", "").trim().equals("")) {
            cnt++;
        }
    }
    ...
}

• 统计文件单词数：因为单词是以分隔符分割，用正则表达式[^a-zA-Z0-9]对文件字符串分割，分割出的字符串即可能会成为单词，然后再用正则表达式^[a-z]{4}[a-z0-9]*判断分割出的字符串是否为单词（因为word = word.toLowerCase(),所以不用正则表达式中不需要A-Z），若是单词则存入wordMap中.

public static int countWords(String str, HashMap<String, Integer> wordMap) {
    ...
    Pattern pattern = Pattern.compile("^[a-z]{4}[a-z0-9]*");
    Matcher matcher = null;
    String[] wordStrTmp = str.split("[^a-zA-Z0-9]");

    for (String word : wordStrTmp) {
        word = word.toLowerCase();
        matcher = pattern.matcher(word);

        if (!word.equals("") && matcher.find()) {
            cnt++;
            if(wordMap.containsKey(word)) {
                wordMap.put(word, wordMap.get(word) + 1);
            }
            else {
                wordMap.put(word, 1);
            }
        }
    }
    ...
}

• 单词出现次数排序：HashMap改为List存储，再用Collections.sort进行排序

public static List<HashMap.Entry<String, Integer>> getSortedList(HashMap<String, Integer> wordMap) {
    ...
    Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<String,Integer>>() {
        public int compare(Map.Entry<String,Integer> o1, Map.Entry<String,Integer> o2){
            if(o1.getValue().equals(o2.getValue())) {
                return o1.getKey().compareTo(o2.getKey());
            }
            return o2.getValue().compareTo(o1.getValue());
        }
    });
    ...
}

2.6 性能改进

• 减少IO次数，一开始在统计字符、统计空行等函数里都要进行读入文件操作，后来把读取文件单独独立为一个函数，统计字符函数只需要接收字符串即可，减少了读取文件次数。
• 用BufferWriter替代FileWriter，前者有效的使用了缓存器将缓存写满以后（或者close以后）才输出到文件中，然而后者每写一次数据，磁盘就会进行一次写操作。
• 一开始是使用String不停拼接字符来存取文件中的数据

String str = "";
while ((ch = reader.read()) != -1) {
    str += (char)ch;
}

• 但String每一次内容发生改变，都会生成一个新的对象,小文件在读取时影响不大，但在稍大文件效率就很低
• 于是改用StringBulider来存放数据

StringBuilder str = new StringBuilder();
while ((ch = reader.read()) != -1) {
    str.append((char)ch);
}

• 下面是读取50w字符文件用String进行拼接所需耗时

• 下面是读取50w字符文件用StringBuilder进行拼接所需耗时

2.7 单元测试

测试函数说明

• 单个函数测试，均是通过BufferedWriter将数据写入文件，并在单元测试函数汇总调用Lib类中对应方法进行测试，并通过Assert.assertEquals() 将测试函数的结果与预期结果进行比较。

下为部分单元测试函数(部分测试样例)：

• 字符统计

@org.junit.jupiter.api.Test
void testCountCharacters() throws IOException {
    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("test1.txt"));
    String str = "aaa[ \t$bbbbb\nsdsd\r\n1";
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        bw.write(str);
    }
    bw.close();
    String test = testReadFile("test1.txt");
    int cnt = Lib.countCharacters(test);
    Assert.assertEquals(cnt, 20 * 10000);
}

• 单词统计

@org.junit.jupiter.api.Test
void testCountWords() throws IOException {
    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("test3.txt"));
    String str = "tes@word\naaaa\tqifei123|]haoye(123test)123test123\t\r\nwuhu\n";

    HashMap<String, Integer> wordMap = new HashMap<>();
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        bw.write(str);
    }
    bw.close();
    String test = testReadFile("test3.txt");
    int cnt = Lib.countWords(test, wordMap);
    Assert.assertEquals(cnt, 5 * 10000);
}

• 整体运行测试

@org.junit.jupiter.api.Test
void testMain() throws IOException {
    String str = Lib.readFile("input5.txt");
    HashMap<String, Integer> wordMap = new HashMap<>();
    int charNum = Lib.countCharacters(str);
    int lineNum = Lib.countLines(str);
    int wordNum = Lib.countWords(str, wordMap);
    Lib.writeFile("output.txt", charNum, wordNum, lineNum, wordMap);
}

构造测试数据的思路

• 1、尽量覆盖多的测试范围
• 2、测试数据量大
• 3、包含大量空白字符，大量换行，开头结尾换行
• 4、包含大量非法单词（如：98qwer123456）

测试覆盖率截图

如何优化覆盖率

• 1、代码尽量简洁，删除重复的代码
• 2、try/catch中有的异常可能会没有覆盖到，可以选择编写一个异常类
• 3、简化逻辑，不要一直增加if

2.8 异常处理说明

• 本次作业异常较少，主要是文件异常（IOException和FileNotFoundException）和用户输入异常
• 用户输入命令行参数不对时：
  
• 用户输入的文件不存在：
  
• 用户输出文件不存在则会自动创建文件

2.9 心路历程与收获

• 在这次作业中感觉收获了很多，之前虽然用过git，github但也已经好久没用了，这次作业终于捡起来了，更加深入了解了版本控制，也体会到了代码应该一实现一个小模块就该签入，而不是等到写了很多再进行签入。
• 通过这次作业也学习了单元测试，之前并没有体会到它的优点，进行单元测试感觉能让自己的代码更为可靠，也能更好的减少bug吧，也感觉通过观察覆盖率去让自己的方法更为简洁有效。
• 通过编写PSP表格，深深体会到把握开发流程的重要性，强迫自己去做好规划，而不是直接上手去写代码，这样编出来的程序也更有条理，但第一次写感觉预估时间不是很准确，感觉还是要多写多估。
• 也好好巩固了Java知识吧，毕竟好久没用都有点忘了，之前只记得有hashmap，api啥的都忘记了，感觉代码其实还是要多打，打多了就记得牢了。