个人项目作业

个人项目作业

项目	内容
这个作业属于哪个课程	班级链接
这个作业的要求在哪里	作业要求
我在这个课程的目标是	使用PSP完成一个能求解简单几何形状之间交点的控制台程序。
这个作业在哪个具体方面帮助我实现目标	回顾自己过去的生态方式，先了解自己，才能不断进步。

1. 在文章开头给出教学班级和可克隆的 Github 项目地址（例子如下）。（1'）

   • 教学班级：005
   • 项目地址：https://github.com/huangjihui511/BUAASE2020_IntersectProject.git

2. 在开始实现程序之前，在下述 PSP 表格记录下你估计将在程序的各个模块的开发上耗费的时间。（0.5'）

3. 解题思路描述。即刚开始拿到题目后，如何思考，如何找资料的过程。（3'）

   首先对题目进行分析，需求主要有以下部分：1. 读入图形、2. 保存图形、3. 进行计算、4. 返回结果。

   输入和输出可以直接处理，重点需要思考用怎样的数据结构来处理直线和点，以及求交点的计算方法。

   在数据结构方面，考虑到直接使用vector来保存直线。

   在求解交点方面，我考虑到之前的数学经验，先把交点式转化为一般式，然后通过两条直线联立求解即可求出交点。在这个过程中还需要考虑交点的重合，直线的平行几种情况。

   此处还需要考虑如何安排求交点的顺序。

   1. 如果直接两两求交点，复杂度为(O(n^2))
   2. 如果把求解过的直线不再计算，可以把计算量减半，但复杂度仍然为(O(n^2))

   最终我采取的是第二种方法。

4. 设计实现过程。设计包括代码如何组织，比如会有几个类，几个函数，他们之间关系如何，关键函数是否需要画出流程图？单元测试是怎么设计的？（4'）

   有三个类分别为：

   1. Intersect,
   2. IntersectPoint
   3. Line
   4. Circle

   Intersect是最外层的逻辑，包括了两个Vector的容器分别保存Cirlce，Line，一个Set容器保存交点。

   包含三个方法

   1. addLine
   2. intersect
   3. intersect2circles
   4. intersect2line
   5. intersectLine2circle

   程序的运行流程为，在main函数中按照规定次数执行addLine，完成添加后统一对每两条线求交点。在计算出每个交点后判断是否有重复的交点。单元测试只保留对addLine和intersect的测试。先添加一定的直线，再求出交点，验证答案。

   流程图：

单元测试：

考虑到只有圆和直线相交情况分为以下几类：

直线与直线：

1. 相交
2. 平行

直线和圆：

1. 相交
2. 相切
3. 不相交

圆和圆：

1. 相交
2. 相切
3. 不相交

考虑到在程序中会对焦点去重处理所以不用考虑相切的情况

5. 记录在改进程序性能上所花费的时间，描述你改进的思路，并展示一张性能分析图（由 VS 2019 的性能分析工具自动生成），并展示你程序中消耗最大的函数。（3'）

   改进思路：

   1. 在添加直线对时候直接计算直线的斜率和截距

      2. 使用set来保存交点，减少去重的计算量
      3. 去掉了异常处理提升性能
      4. 在便利的时候提前计算出图形

消耗最大的函数：

void Intersect::intersect2lines(Line line1, Line line2)
{
	double  k1, b1, k2, b2, x, y;

	k1 = line1.k;
	b1 = line1.b;
	k2 = line2.k;
	b2 = line2.b;

	if (k1 == k2) {
		return;
	}

	IntersectPoint *intersectpoint = new IntersectPoint();
	if (isinf(k1) && isinf(k2)) {
		return;
	}
	else if (isinf(k1)) {
		x = line1.x1;
		y = k2 * x + b2;
	}
	else if (isinf(k2)) {
		x = line2.x1;
		y = k1 * x + b1;
	}
	else {
		x = -(b1 - b2) / (k1 - k2);
		if (isnan(x) || isinf(x)) {
			return;
		}
		else {
			y = k1 * x + b1;
		}
	}
	intersectpoint->x = x;
	intersectpoint->y = y;
	addIntersectPoint(*intersectpoint);
	return;
}

6. 代码说明。展示出项目关键代码，并解释思路与注释说明。（3'）

   由于我把主要计算函数都放在主类中，其余类比较简单。

   Line类：主要保存了直线的两个定义点，和直线的斜率和截距

   class Line {
   public:
   	int x1;
   	int x2;
   	int y1;
   	int y2;
   	double k;
   	double b;
   };
   

   IntersectPoint类：保存交点的坐标

   class IntersectPoint {
   public:
   	double x = 0;
   	double y = 0;
   };
   

   Intersect类：主要完成数据的组织保存工作

   class Intersect {
   private:
   	vector<Line> lines;
   	set<pair<double, double>> intersectpoints;
   
   public:
   	void addLine(int x1, int y1, int x2, int y2);
   	void intersect2lines(Line line1, Line line2);
   	void addIntersectPoint(IntersectPoint intersectpoint);
   	int intersect();
   };
   

7. 在你实现完程序之后，在下述 PSP 表格记录下你在程序的各个模块上实际花费的时间。（0.5'）

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	10	10
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	30	150
· Design Spec	· 生成设计文档	10	20
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	5	5
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	20
· Design	· 具体设计	20	40
· Coding	· 具体编码	90	350
· Code Review	· 代码复审	20	100
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	20	120
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	30	30
· Size Measurement	· 计算工作量	5	5
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	10	30
	合计	260	890

本此项目收获

1. 对c++项目编程的流程能够熟悉
2. 对单元测试有一定体验
3. 对通过性能检测器分析程序优化