软件构造实验：面向复用与维护的ADT设计

"本次实验是哈尔滨工业大学计算机学院《软件构造》课程的Lab3，旨在让学生掌握软件构造技术，包括子类型、泛型、多态、重写、重载、继承、代理、组合、OO设计模式、语法驱动编程、正则表达式、基于状态的编程以及API设计与复用。实验要求学生不直接为五个特定应用（高铁车次管理、航班管理、操作系统进程管理、大学课表管理、学习活动日程管理）编写代码，而是通过抽象数据类型（ADT）和泛型技术，设计一套可复用的ADT及其实现，以提高代码的复用性和可维护性。学生需要在GitHub上创建Lab3仓库并记录实验过程，选择三个应用场景进行开发，例如飞机、火车和课程表，并识别它们的共性，设计一个名为PlanningEntry<R>的接口，包含开始、取消、完成、获取名称、获取当前状态和获取状态类等共性操作。" 在本次实验中，学生们将深入理解并实践以下几个重要的IT知识点： 1. **子类型**（Subtyping）：子类型是一种继承关系，允许一个类型（子类型）被视为另一个类型（超类型）的实例。这在Java等面向对象语言中常见，通过`extends`关键字实现。 2. **泛型**（Generics）：泛型允许在类、接口和方法中使用类型参数，以提高代码的复用性和安全性。泛型在Java中使用`<T>`表示，其中`T`是类型参数，可以替换为任何实际类型。 3. **多态**（Polymorphism）：多态是面向对象的核心特性之一，允许同一种行为在不同类的对象中表现出不同的形式。Java中的多态通过方法重写（Override）和方法重载（Overload）来实现。 4. **继承**（Inheritance）：继承是面向对象编程的基础，一个类可以从另一个类继承属性和方法，以便复用和扩展已有代码。 5. **代理**（Proxy）：代理模式是一种设计模式，用于在不修改原有对象的情况下，为对象添加额外的功能或控制访问。在Java中，可以使用动态代理（Dynamic Proxy）来实现。 6. **组合**（Composition）：组合是另一种设计模式，它将对象组织成树形结构，表示部分-整体的关系，允许你通过整体来访问部分的属性和行为。 7. **OO设计模式**：设计模式是解决常见软件设计问题的最佳实践，如工厂模式、单例模式、观察者模式等，它们是软件开发中的通用解决方案。 8. **语法驱动的编程**：这种编程风格以语言的语法规则为基础，用于解析和生成特定格式的文本，例如编译器和解释器的开发。 9. **正则表达式**：正则表达式是一种强大的文本处理工具，用于匹配、查找、替换等操作，广泛应用于字符串处理。 10. **基于状态的编程**：状态机编程是根据系统或对象的不同状态来控制程序流程，常用于事件驱动或并发系统的实现。 11. **API设计与复用**：API（Application Programming Interface）是一组预定义的函数、类和接口，允许开发者在不同组件之间交互。良好的API设计应具备清晰的接口、合理的命名和高效的性能，以促进代码的复用。 在实验过程中，学生们需要识别不同应用场景的共性，比如航班、火车和课程表的共同特征可能是“计划项”（PlanningEntry），并据此设计出一个通用接口。实验报告应详细记录每个任务的实现步骤、设计思路和问题解决策略，同时展示关键代码片段，而非完整代码。通过这样的实践，学生不仅能提升编程技能，还能加深对面向对象编程和软件工程原则的理解。