软工个人作业

项目	内容
课程	2020春季计算机学院软件工程(罗杰 任健)
这个作业的要求	个人项目作业
教学班级	006
项目地址	https://github.com/17373380/Personal

PSP项目表格

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	5	5
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	30	30
· Design Spec	· 生成设计文档	20	20
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	10	10
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	10
· Design	· 具体设计	60	90
· Coding	· 具体编码	100	120
· Code Review	· 代码复审	20	20
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	60	80
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	30	30
· Size Measurement	· 计算工作量	30	30
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	20	20
.	合计	395	465

解题思路

拿到题目后分析，有两种数据类型，直线和点。
直线常见的表示形式有：

• 一般式:Ax+By+C=0(A、B不同时为0)【适用于所有直线】
• 点斜式:y-y0=k(x-x0) 【适用于不垂直于x轴的直线】
• 截距式:x/a+y/b=1【适用于不过原点或不垂直于x轴、y轴的直线】
• 斜截式:y=kx+b【适用于不垂直于x轴的直线】
• 两点式:(y-y1)/(y2-y1)=(x-x1)/(x2-x1) (x1≠x2，y1≠y2)【适用于不垂直于x轴、y轴的直线】

其中直线我选用ax+by+c=0的标准方程来表示，此方程可以表示平行于x轴或者平行于y轴的直线，不用特殊考虑。点再一开始我准备使用(x，y)坐标的方法来表示，但再实际操作之后发现：交点坐标绝大部分是小数，而其精度的确定成了难题，有可能依照不慎，满盘皆输。所以在细致考虑后决定使用分数来表示坐标。
输入的数据时按行排列的，所以我就按行读取，再用空格进行分割，得到原始数据，解方程求得直线ax+by+c=0。每加入一条新直线就与之前的所有直线求解交点。

设计实现过程

主要函数

函数名	作用
int str2int(string now)	将string转化为int型。
void Container::getNewCross(Line *nline)	求解新直线与已有直线的交点。
Cross::Cross(Line *line1, Line *line2)	求两直线的交点。
Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2)	根据两点求解直线。

我计划构建三个类：Line，Cross，Container，分别是直线，交点和存放二者的容器。

class Line {
public:
int a;
int b;
int c;
Line(int x1, int y1, int x2, int y2);
~Line();
void printLine();
string line2str();
};
class Cross {
public:
int numX;
int denX;
int numY;
int denY;
Cross(Line *line1, Line *line2);
~Cross();
bool operator ==(const Cross&) const;
bool operator >(const Cross&) const;
bool operator <(const Cross&) const;
void printCross();

};
class Container {
public:
vector<Line*> *lineSet = new vector<Line*>(); //= new set<Line>();
set<Cross> *crossSet = new set<Cross>();
Container();
~Container();
void addLine(Line *line);
void getNewCross(Line *nLIne);
int getCrossNum();
void printLineSet();
void printCrossSet();
};

存放直线与交点的数据结构分别用vector和set

vector<Line*> *lineSet = new vector<Line*>();
set<Cross> *crossSet = new set<Cross>();

在读入直线的数量N后，进行N次循环，每次循环将新获得的直线与已有直线求解交点，并将新交点和新直线加入到容器中。

for (i = 0; i < lines; i++) {
	in >> type;
	if (type == "L") {
		in >> x1 >> y1 >> x2 >> y2;
		Line *tempLine = new Line(x1, y1, x2, y2);
		container.getNewCross(tempLine);
	}
}

求解直线，只需用简单的数学知识即可。

Line::Line(int x1, int y1, int x2, int y2) {
if (x1 == x2) {
	this->a = 1;
	this->b = 0;
	this->c = -x1;
}
else if (y1 == y2) {
	this->a = 0;
	this->b = 1;
	this->c = -y1;
}
else {
	this->a = y2 - y1;
	this->b = x1 - x2;
	this->c = y1 * x2 - y2 * x1;
}
}

循环直线容器求解交点。

Cross::Cross(Line *line1, Line *line2) {
this->numX = line1->c * line2->b - line2->c * line1->b;
this->denX = line1->b * line2->a - line2->b * line1->a;
this->numY = line1->a * line2->c - line2->a * line1->c;
this->denY = this->denX;
if (this->numX < 0 && this->denX < 0) {
	this->numX = -this->numX;
	this->denX = -this->denX;
}
if (this->numY < 0 && this->denY < 0) {
	this->numY = -this->numY;
	this->denY = -this->denY;
}
}

最后获取交点个数
container.getCrossNum();

单元测试的构造

单元测试主要偏重于对边界数据以及特殊情况的构造（直线平行或相交于一点）。

TEST_METHOD(TestMethod8)
	{
		Line* line1 = new Line(0, 0, 99998, 2);
		Line* line2 = new Line(0, 2, 49999, 3);
		Assert::IsTrue(parallel(*line1, *line2));
	}
TEST_METHOD(TestMethod11) {
		Line* line1 = new Line(0, 0, 0, 1);
		Line* line2 = new Line(0, 0, 1, 0);
		Line* line3 = new Line(0, 0, 1, 1);
		Line* line4 = new Line(0, 1, 1, 1);
		Container container;
		container.getNewCross(line1);
		container.getNewCross(line2);
		container.getNewCross(line3);
		container.getNewCross(line4);
		Assert::AreEqual(3, container.getCrossNum());
	}

性能分析

• cpu使用
  对1000条直线计算
  

• 函数分配
  
  大部分操作都是set树的操作。

• 性能改进
  对set的operator判断进行了改进，
  原来将直线全部读入之后再计算交点，改进后读入一条新直线，就计算好交点。