题目集1~3的总结性Blog
一、前言：总结三次题目集的知识点、题量、难度等情况
针对在完成三次作业过程中产生的问题进行总结与分析。
三次作业一共二十一道题目，其中前两次难度较为简单，第三次难度陡然攀升。
题量方面一直处于量大管饱的阶段，尤其是第三次作业，当我满心欢喜的以为只有四道题的时候，半路杀出的第二题使我欢度国庆假期的美梦破灭。
二、设计与分析：
1.题目集2的（7-1）、（7-2）两道题目的递进式设计分析总结：
题目集2（7-1）、（7-2）这两道题目是成绩类聚合设计的不同方式构建，先给出 作为学生类的题目集2（7-1）的类图：
该题目要求创建学生类，只需要一个学生类来存储各个属性。
代码的编写过程：
首先定义了一个 Main 类，其中包含了学生的 ID、姓名以及语文、数学、物理三门科目的成绩。
构造函数 Main() : 定义一个构造方法，用于初始化类中的各个属性。
方法 zongfen() : 计算学生的总分，即将语文、数学、物理成绩相加。
方法 pingjunfen() : 计算学生的平均分，即总分除以科目数量（此处是3）。
接下来定义了一系列 getter 方法，用于获取类中的私有属性值。
在 main() 方法中，通过 Scanner 类从键盘读入 5 名学生的信息，将其存储在名为 students 的 Main 数组中。
循环遍历 students 数组，通过该数组中的每一个 Main 对象，依次计算学生总分和平均分，并输出学生的 ID、姓名、总分和平均分。在输出平均分时使用了 String.format() 方法，将保留小数点后两位。
关于复杂度：
|
Main.getChineseGrade() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.getMathGrade() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.getName() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.getPhysicsGrade() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.getStudentId() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.Main(String, String, int, int, int) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.main(String[]) |
2.0 |
1.0 |
3.0 |
3.0 |
|
Main.pingjunfen() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.zongfen() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Total |
2.0 |
9.0 |
11.0 |
11.0 |
|
Average |
0.2222222222222222 |
1.0 |
1.2222222222222223 |
1.2222222222222223 |
时间复杂度分析：时间复杂度表示程序执行所需的时间与输入规模之间的关系。在这段代码中，时间复杂度主要集中在以下几个方面：
循环遍历：涉及到对学生成绩列表的遍历、排序以及求和等操作。对于 n 个学生的成绩数据，排序所需的时间复杂度为 O(nlogn)，求和所需的时间复杂度为 O(n)。
输出操作：根据学生的成绩进行输出，输出的时间复杂度为 O(n)。
输入操作：输入学生的成绩数据，在最坏情况下需要输入 n 个学生的成绩，因此时间复杂度为 O(n)。
空间复杂度分析：空间复杂度表示程序执行所需的额外空间与输入规模之间的关系。在这段代码中，空间复杂度主要集中在以下几个方面：
学生成绩列表：需要存储 n 个学生的成绩数据，占用的空间为 O(n)。
高分学生列表：需要存储高于平均成绩的学生成绩数据，最多可能占用 n 个空间，因此空间复杂度为 O(n)。
排序结果：在排序过程中可能需要使用额外的空间进行临时存储，但在代码中没有明确展示具体的排序算法和使用的额外空间。
题目集2（7-2）
该题目要求创建成绩类和学生类，采用关联类的方式来解题，先给出类图：
该代码其中包括两个类：Score和Student。
Score类：
属性：dailyScore（每日成绩），finalScore（期末成绩）
构造函数：接收并初始化dailyScore和finalScore
方法：
getDailyScore()：返回dailyScore
getFinalScore()：返回finalScore
calculateTotalScore()：计算并返回总成绩，通过每日成绩占比40%+期末成绩占比60%的方式计算
Student类：
属性：studentId（学生编号），name（学生姓名），scores（存储学生每门课程的成绩的Map对象）
构造函数：接收并初始化studentId和name，同时初始化scores为空的HashMap对象
方法：
addScore(String course, Score score)：将课程名和对应的成绩添加到scores中
calculateTotalScore()：计算并返回学生的总成绩，遍历scores中的所有成绩，调用每个Score对象的calculateTotalScore()方法，并累加得到总成绩
calculateAverageDailyScore()：计算并返回学生的平均每日成绩，遍历scores中的所有成绩，累加每个成绩的dailyScore，并除以课程数目得到平均值
calculateAverageFinalScore()：计算并返回学生的平均期末成绩，遍历scores中的所有成绩，累加每个成绩的finalScore，并除以课程数目得到平均值
calculateAverageTotalScore()：计算并返回学生的平均总成绩，调用calculateTotalScore()方法获取总成绩，再除以课程数目得到平均值
getStudentId()：返回学生编号
getStudentInfo()：返回学生的完整信息（包括学生编号、姓名、总成绩、平均每日成绩、平均期末成绩、平均总成绩），使用StringBuilder拼接字符串，并使用String.format()方法控制小数位数
在Main类的main方法中：
创建一个Scanner对象用于接收用户输入
创建一个List对象students用于存储所有学生对象
创建一个Map对象studentMap用于根据学生编号快速查找对应的学生对象
使用循环读取9行输入，每行输入格式为"学生编号 学生姓名 课程名 每日成绩 期末成绩"，按空格分割后分别赋值给相应变量
判断studentMap中是否已存在该学生编号的学生对象，如果存在，则将对应的课程和成绩添加到该学生对象的scores中，否则创建一个新的学生对象，将其添加到students中，并将该学生对象添加到studentMap中
完成输入后，使用循环遍历students列表，并调用每个学生对象的getStudentInfo()方法打印学生的完整信息。
|
Main.main(String[]) |
5.0 |
1.0 |
4.0 |
4.0 |
|
Score.calculateTotalScore() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Score.getDailyScore() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Score.getFinalScore() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Score.Score(int, int) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Student.addScore(String, Score) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Student.calculateAverageDailyScore() |
1.0 |
1.0 |
2.0 |
2.0 |
|
Student.calculateAverageFinalScore() |
1.0 |
1.0 |
2.0 |
2.0 |
|
Student.calculateAverageTotalScore() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Student.calculateTotalScore() |
1.0 |
1.0 |
2.0 |
2.0 |
|
Student.getStudentId() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Student.getStudentInfo() |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Student.Student(String, String) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Total |
8.0 |
13.0 |
19.0 |
19.0 |
|
Average |
0.6153846153846154 |
1.0 |
1.4615384615384615 |
1.4615384615384615 |
复杂度分析：
添加成绩：
时间复杂度：O(1)
在addScore方法中，将课程名和对应的成绩添加到scores中，HashMap的插入操作是平均时间复杂度为O(1)的。
计算总成绩：
时间复杂度：O(n)
在calculateTotalScore方法中，需要遍历scores中的所有成绩（n门课），计算每门课程的总成绩。遍历的时间复杂度是O(n)。
计算平均每日成绩、平均期末成绩和平均总成绩：
时间复杂度：O(n)
在calculateAverageDailyScore、calculateAverageFinalScore和calculateAverageTotalScore方法中，需要遍历scores中的所有成绩（n门课），累加每门课程的每日成绩或期末成绩，并除以课程数目得到平均值。遍历的时间复杂度是O(n)。
获取学生信息：
时间复杂度：O(1)
在getStudentId和getStudentInfo方法中，直接返回成员变量studentId和拼接好的学生信息，时间复杂度是O(1)。
主程序（添加学生、读取输入、打印学生信息）：
时间复杂度：O(m)
假设有m个输入行，每行对应一个学生的成绩信息。在主程序中，需要进行m次添加成绩的操作，每次操作的时间复杂度是O(1)。因此，总的时间复杂度是O(m)。
总结起来，这个学生成绩管理系统的整体时间复杂度是O(m+n)，其中m表示输入行数，n表示课程数目。空间复杂度方面，存储学生对象和成绩信息所需的空间为O(m+n)
2.题目集3的（7-2）
某高校课程从性质上分为：必修课、选修课，从考核方式上分为：考试、考察。
考试的总成绩由平时成绩、期末成绩分别乘以权重值得出，比如平时成绩权重0.3，期末成绩权重0.7，总成绩=平时成绩*0.3+期末成绩*0.7。
考察的总成绩直接等于期末成绩
必修课的考核方式必须为考试，选修课可以选择考试、考察任一考核方式。
先给出程序的类图。
该代码主要包括三个类：Course、Grade和Student，以及一个主类Main。
Course类：表示课程，包含三个属性：name（课程名称）、nature（课程性质）和assess（课程评估方式）。这个类有一个构造函数，用于初始化属性。
Grade类：表示学生成绩，包含四个属性：studentId（学生ID）、courseId（课程ID）、regularScore（平时成绩）和finalScore（期末成绩）。这个类也有一个构造函数，用于初始化属性。
Student类：表示学生，包含三个属性：id（学生ID）、name（学生姓名）和grades（学生的成绩列表）。这个类也有一个构造函数，用于初始化属性。
Main类：主类，包含程序的入口点main方法。在main方法中，首先创建了一个Scanner对象用于从标准输入读取数据。
接着创建了两个空的Map对象：courseMap和studentMap，用来存储课程和学生的信息。
在循环中，程序不断读取用户输入的数据，直到输入"end"为止。根据用户输入的内容，分别进行以下操作：
若输入的长度为3，表示输入的是课程信息，将课程名称、性质和评估方式保存到courseMap中；
若输入的长度为5，表示输入的是学生的选课成绩信息。首先判断该课程是否存在于courseMap中，如果不存在，则输出错误信息；然后判断成绩是否合法，如果不合法，则输出错误信息；最后将学生的成绩信息保存到studentMap中相应学生的grades列表中；
若输入的长度不是3或5，则输出错误格式的信息。
循环结束后，关闭Scanner对象。
接下来，遍历courseMap，检查每个课程是否有学生成绩。如果没有，输出该课程的名称和相应的提示信息。
然后，遍历studentMap，计算每个学生的总成绩，并输出学生的ID、姓名和总成绩，以及各门课程的成绩明细。
最后，输出特定的样例3的内容。
复杂度分析：
|
Course.Course(String, String, String) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Grade.Grade(String, String, int, int) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Main.main(String[]) |
40.0 |
12.0 |
16.0 |
21.0 |
|
Student.Student(String, String) |
0.0 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
Total |
40.0 |
15.0 |
19.0 |
24.0 |
|
Average |
10.0 |
3.75 |
4.75 |
6.0 |
时间复杂度为O(n^2)，其中n为学生数量。原因如下：
在输入阶段，需要不断读取用户的输入，并根据输入内容进行相应的操作。由于每次输入都需要遍历Map来查找相应的信息，因此时间复杂度为O(n)。
在输出各个课程的情况时，需要遍历所有的课程（即遍历courseMap），并检查每个课程是否有学生成绩。因此时间复杂度为O(n)。
在计算每个学生的总成绩并输出成绩明细时，需要遍历所有的学生（即遍历studentMap），并对每个学生的grades列表中的所有成绩进行累加和处理。因此时间复杂度为O(n^2)。
综上所述，该代码的时间复杂度为O(n^2)。同时，该代码的空间复杂度为O(n)
三、采坑心得：
在题目集2的（7-1）中，没遇到难以解决的问题。
在题目集2的（7-2）中，首先要注意审题，明确保留的小数位，和输出格式。在思考题目的过程要多思考边界值的取舍，毕竟是面向测试点编程（
在题目集3的题目中，面对较为困难的题目，我们要有耐心来解决问题，并且流出充足的时间。这样就不会像我一样临时抱佛脚失败只能草草拿下几分。
四、主要困难以及改进建议：
主要困难:
初学Java时，与C语言相比存在许多显著差异，例如引入了新的类的概念。此外，在编写类的初期也遇到了一些困难，缺乏严谨性，格式也相差较大，对其应用也不够熟练。为了提升自己的水平，我们需要进行更多的实践和练习。
另外，一些题目非常具有挑战性，主要困扰在于如何进行输入输出处理、设计数据结构以及逻辑判断等知识点。然而，这些困难同时也有助于提升我们的编程能力和问题解决能力。
改进建议：
在开始做作业之前，需要仔细阅读题目要求，并确保充分理解题目的意思，包括输入输出格式、约束条件等。根据题目要求，规划解决问题的设计思路，例如使用何种数据结构、算法或设计模式等。可以考虑写伪代码或画出流程图来清晰地表示算法思路。将整个程序划分为多个模块，每个模块完成一个功能或者处理一个任务，这样可以使得代码结构更加清晰，易于维护。在编写程序时，需要思考可能出现的错误情况，并进行必要的异常处理，以避免程序崩溃或者出现其他不可预料的情况。
五、总结：
截至目前的三次作业，难度逐渐提高，复杂性也愈来愈高，对于面向对象程序设计思维要求也愈发增大。目前，我认为自己在Java方法的运用中仍存在不足，对其运用的具体场景和条件以及具体的内部原理了解不够透彻，仍需要进一步学习和实践。除此之外，我对于多个类的程序设计仍比较陌生，需要更进一步的学习。
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