很多老師反映教軟件工程和程序設計的時候沒有合適的題目，《構建之法》提供了下面的題目，都是從簡單的解題思路入手，逐步增量改進。學生們可以復習基本的編程技能，然后逐步加入模塊化，文件處理，單元測試，信息隱藏，面向對象的分析，MVC 等概念和實踐。? 大家可以選用：

? ? - 黃金點游戲和單詞頻率問題

? ? -?四則運算練習

? ? - 計算程序文件的行數，及其擴展問題

? ? - 電梯調度

? ? - 網頁前端技術的練習題

下面的題目， 從簡單的數據結構開始，讓同學們逐步練習。

0. 請上網搜到最新的北京地線路圖。

1. 把這個圖的各個線路，各個站點，換乘信息等用文本文件? (假設名字叫 beijing-subway.txt)的形式保存起來，應該保存的信息有 {線路號，線路的各個站名，車站的換乘信息}， 應用程序可以讀取這個文件，就能掌握關于北京地鐵線路的所有信息，應該用什么樣的格式呢？? 在我們生活中，我們用自然語言，或者圖表來表示信息， 當一個有足夠生活經歷的成年人看到上面的線圖路，她馬上可以理解? “兩個小白圓點中間有一條線表示這兩個車站是相鄰的”。?當你要讓電腦程序來處理這些信息，但是程序只知道一行，一個字，一個字節地處理信息， 怎么辦，怎么表示 “這個車站可以轉 5 號線”？

2. 寫一個命令行程序 (不妨叫 subway.exe)，這個程序啟動的時候， 會讀取beijing-subway.txt 的信息，然后這個程序就等待用戶的輸入， 用戶可以輸入地鐵的線路編號，然后程序就輸出此地鐵線路的所有站名(按某一方向順序輸出即可)。 輸出站名后，程序又進入等待狀態。

3. 能否進一步， 找到兩點之間的最有效線路？ 請實現下面這個需求：

　　subway.exe?? /b 知春路?? 中關村

　　返回經歷的站名的個數，和路徑，如果有換乘，請列出換乘的線路， 例如：

　　4

　　知春路

　　知春里

　　海淀黃莊? 換乘10號線

　　中關村

3.1 抽象

????? 在我們做測試的過程中，我們可以比較具體的車站的名字，已驗證算法的正確性， 但是我們實際上并不在乎這個具體名字是 "知春路"， 還是 "惠新西街南口"，我們只要知道它們相同就好了。?能否給每個車站一個數字的標識，這樣便于比較?? 請修改你的 beijing-subway.txt 地圖文件，把車站的唯一標識ID 加上，然后再修改程序中讀取文件的部分，讓它能處理ID，而不是僅僅車站名字。修改程序之后，請保證程序依然能夠完成它原有的功能。

4. 既然有了地圖和 “返回兩個站點之間最短路徑” 的功能， 我們怎么知道程序員實現的這個功能是正確的呢？ 我們可以抽樣調查，但是不能確保。能否測試這個模塊呢？ 這個模塊可能是程序中的一個類，或幾個相關的類，我們可以通過給它寫單元測試，或模塊測試的辦法。

??? 請把subway 程序中 “返回兩個站點之間最短路徑” 的功能獨立出來，成為一個DLL，或者一個類，那么我們就可以用《構建之法》 提到的單元測試， 或者 四則運算練習題 提到的測試模塊的方法測試了。

　請把這個exe 分解為幾個獨立的模塊，然后用你所在的平臺的單元測試工具來測試。

5. 如果乘客有錢又有閑，那么，怎樣才能盡可能快地遍歷地鐵的所有車站呢(只用經過一次，不用下車，就算經過車站)。 例如，注意到13號線 和 10 號線相交的知春路地鐵站，我們選它作為一個起始站，從這個站出發，要經歷多少站(換乘不出地鐵系統，即不能從一個地鐵口走到路面，然后從另一個站進去)，才能把所有地鐵站都遍歷呢？

?? 擴展命令行程序，讓它接受一個地鐵站名。? 例如這個格式： subway.exe /a? 知春路 ?

程序輸出總共經歷多少站， 以及經歷的站名， 舉一個特例，假如地鐵系統只有知春路， 西土城兩個站， 那么這個程序應該輸出：

　　3

　　知春路

　　西土城

　　知春路

5.1 從現實生活中我們知道，在地鐵系統中換乘是比較麻煩的一件事情，花費額外的時間和體力 (下車，步行到下一個線路，等車，擠上車，再找座位)，我們上一個遍歷算法沒有考慮到這一點，有點不接地氣。 如果我們做一個改進， 每次換乘，相當于額外經歷了 3 個車站， 我們還是要求遍歷所有車站的最優線路，我們的程序應該怎么修改呢？? 總的車站數量 = 實際經過的車站數量 + 換乘等價的車站數量

我們在前面幾步的修改中， 把數據格式，程序的功能，程序的結構都稍稍修改了一些，但是整體程序還能按原來的需求運行。 希望初學者在每一步都只改一個方面，修改之后，能測試程序，保證沒有引入其它錯誤。 有基礎的同學可以用源代碼管理工具來管理各個版本的代碼。

5.2 既然有程序能輸出解答， 那么我們怎么驗證呢？ 睜大眼睛一個一個地數么？? 我們不是會寫程序么？ 來一個：

　　subway.exe? /z filename?

????? filename 指向一個文本文件，里面放了 /a? 參數的答案 (就是題目 3 的輸出， 一個數字加上站名)

　　這個 /z? 參數要求在命令行輸出

????? true： 如果filename 文件中的數據的確覆蓋了整個地鐵的所有站點至少一次，并且車站的數量是對的，車站的遍歷次序是合理的。

　　false: 車站的遍歷次序仍然合理，但是有遺漏的站點，或者車站的數量錯誤。 如果有遺漏的站點，這個程序要至少輸出一個遺漏的車站名。

　　error: 如果車站的遍歷次序不合理(例如直接從“知春路” 站到了“中關村” 站)， 打印出出錯的兩個站名。

6. 我們前面的練習都是基于命令行的，能否做成圖形界面呢？ 首先我們要給每個站點一個坐標信息。

??? 1)請修改 beijing-subway.txt 文件，加入適當的信息，為實現圖形界面做準備。 你要如何設計這些坐標呢？

??? 2)請改進 subway.exe，? 加一個? /g??的命令行參數，?讓它根據你提供的坐標畫出各個地鐵站，線路，以及換乘站。

??? 我們看到，所有要展現的信息都要存儲起來，存儲還要有一定的規則，這樣程序才好正確地，高效地讀出來。 存儲有下面三個方案：

????a) 用文本文件， 用自定義的格式存放

??? b) 用XML 格式存放

??? c) 還可以用數據庫的方式來存放， 例如 sqlite

??? d) 還可以用自己定義的二進制的格式來存放。

??? 請比較幾種方式的優缺點，特別是，這些方式如何應對變化的內部，外部因素。 例如，在 d) 方案中， 如果要增加一個地鐵站，或者修改一個地鐵站的名字，我們應該怎么做呢？

7. 現在我們回過頭來，把遍歷的解法搬到GUI (圖形界面)來。?

??? 1)擴展 subway.exe,? 處理下面參數的時候，

???????????? subway.exe /g? 知春路

???????? 程序在圖形界面中顯示地鐵地圖 (各個站點的相對位置和官方地圖類似即可)，然后用一個小亮點表示乘客，乘客正在經過的車站就會閃亮，乘客走過的路用不同的顏色標識，同時在適當的地方有數字表明乘客已經經過車站的數目。

8. 前面幾步都做好了，下面就是工程問題了：

??? 8.1 請讓程序能處理上海的地鐵地圖，或者其它城市的地圖。把程序由 “固定處理一個地圖” 升級為 “能處理多個地圖”， 程序的什么模塊需要變化？

??? 8.2 請把程序移植到網頁/手機，用戶指定起點和終點，程序就報告這兩個點的最優路徑。? 把程序從 PC 平臺搬到 Web 或 Mobile,? 原來寫的所有代碼都要扔掉么？? 還是有很多部分可以重用？ 怎樣重用？

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的现代软件工程讲义 个人项目和结对项目练习 地铁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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