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^{2021年5月27日}
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重庆大学-田润泽
重庆大学

程序设计 | 科创开发 | 专业实践 | 数据科学

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程序设计

共享网络画板

一个网络画板，支持本地或者联机同步绘图，多种图形（任意曲线、圆点、直线、矩形、三角形），支持套索工具，样式填充、修改，形状调整、移动，支持 undo 与 redo，支持保存和导出图片等。

特点：

• 解耦合。分别实现数据模型、控制器和视图，拓展性强，可维护性高。
• 命令与事务封装。数据的一次更新为一条命令，用户的一次操作为一个事务。
• undo/redo 实现。由 controller 维护操作栈，由 数据模型维护数据镜像，恢复、重做以事务为可见单位。
• 增量同步更新。标记对象状态，只在必要的时候传输数据。

详情见 blog

Web 框架

• 单点登录系统：基于 CAS （统一认证服务）流程，设计了自己的单点登录、登出系统。code

• 基于 servlet 的 MVC 框架实现：通过实现 IOC 容器，管理 Java Bean，使用 servlet 实现 GET/PUT 请求处理控制器，并提供 ModelView 模式或 Json 对象。code

  返回 JSP 页面的示例：

  xxxxxxxxxx
  16
  1
  @MyController
  2
  @MyRequestMapping("/app")
  3
  public class AppController {
  4
      // 自动依赖注入
  5
      @MyAutowired
  6
      private BookService bookService;
  7
      @MyRequestMapping(value = "/bookpage", method = "GET") // GET 方法 
  8
      @ResponseView
  9
      public MyModelView showBookPage(){
  10
          MyModelView modelView = new MyModelView();
  11
          List<Book> bookList = bookService.getAllBooks();
  12
          modelView.setView("bookinfo");
  13
          modelView.addModel("bookList", bookList);
  14
          return modelView;
  15
      }
  16
  }
  

  提供 Restful API，返回 Json 对象的示例：

  xxxxxxxxxx
  12
  1
  @MyController
  2
  @MyRequestMapping("/api")
  3
  public class RestController {
  4
      @MyAutowired
  5
      private BookService bookService;
  6
      @MyRequestMapping(value = "/book", method = "GET")
  7
      @ResponseBody
  8
      public Book getBook(@MyRequestParam("id") String sid){
  9
          int id = Integer.parseInt(sid);
  10
          return bookService.getBookById(id);
  11
      }
  12
  }
  

其他

初学 编程语言时的实现，在当时阶段做了完善的实现，并有一定的拓展。

• 文件管理器：使用 Java 实现，支持文件树和文件列表，支持文件夹创建、删除、复制、粘贴、加密解密、压缩解压。blog
• 经典小游戏：扫雷、贪吃蛇、五子棋、计算器、ATM 模拟 等

科创与开发项目

基于数据挖掘的编程助手研究

基于开源项目搭建OJ系统，收集用户编程练习数据，二次开发，利用Java进行数据统计、用户行为分析，并使用微信小程序作为移动前端，进行数据可视化和互动，提供包括编程打卡、错题收集、推荐、习惯记录、任务计划等功能。

个人实现大部分工作，从 web 前端、小程序，到数据库、算法，后端，以及部署，是一次较完整的全栈开发实践。

详见 blog

基于树莓派的生活垃圾智能分类系统

整个项目由机械结构、电控、识别和展示四个部分构成，自己主要负责识别和展示，以及和部分电控。电控部分主要是基于 arduino，识别和展示基于 Raspberry 4。

使用 keras 做了 InceptionV3/mobile_net 的迁移学习。考虑到树莓派的性能以及比赛的需求，并没有采用对视频流实时进行识别，而是手动设置采样频率，定时取样。

做了较多的交互式展示：

• 宣传视频播放和自动切换
• 视频照片采集可视化
• 垃圾分类结果、历史记录
• 垃圾桶满载显示

后端将 web 服务、分类算法、电控通信集成在了一起。

• 通过 socketio 和浏览器建立长连接，用于推送结束信号/满载信号
• 提供垃圾分类 API，返回垃圾分类结果和当前垃圾数量
• 使用多线程，监听和 arduino 的串口 USB 通信
• 使用内存数据库 Redis，解决global 变量在多线程中的不一致问题

基于百度API的人脸分析和轻社交

基于百度API的人脸检测与分析，并语音播报。详见 blog

特点：

• 支持图片上传/即时拍照人脸特征分析展示
• 分析报告分享、发现、点赞、评论，用户关注、收藏等， 历史记录查询和编辑
• 登录/未登录身份权限控制等

课程实践

组成原理/体系结构 | 5级流水线多周期 CPU 的实现

使用 Verilog 实现了一个拥有五级流水线的 MIPS CPU，包含基本指令和异常处理在内的 57 条指令。

实现了写回策略，四路组相连、伪LRU替换策略的cache缓存

计算机网络 | 网络协议实现

基础：在 Linux 上使用 C 语言在数据链路层通信，实现 Ethernet、IPv4 和 UDP 协议以及应用层封装。包括各层数据的校验，IP 分片与重组，最后为两个用户聊天的形式。

扩展：实现 IP-IP Tunnel 隧道协议。

blog

编译原理 | 简单编译器

code

目标实现一个简单 C 语言子集的编译器，生成汇编指令并运行，目前到语义分析阶段。

已经实现的语法分析，支持全局变量声明定义，函数调用等常见的语法，语法分析基于 LL(1) 方案，自顶向下使用栈进行分析，生成一棵语法分析树。

完成了部分语义分析，定义了包括函数在内的 7 种常见的语义错误，以及表达式计算。

数字逻辑 | 实验和课程设计

• 存储器设计：包括单、双端的 RAM，以及 FIFO 阵列。code
• 状态机设计：摩尔状态机序列检测器。code
• 密码锁：实现一个电子密码锁，也需要在 FPGA 上进行实际验证。code

大数据与机器学习

基于 Spark 的电影推荐和分析系统

部分 code

主要工作：

• 数据集部署分布式 HDFS，中间数据和结果存储于 MongoDB
• 利用 sparkRdd 基于统计进行数据分析
• 基于 ALS 协同过滤，得到用户电影推荐和相似电影推荐
• 通过 TF-IDF 算法调整权重，计算电影的内容特征向量，实现基于内容的电影推荐
• 数据可视化
• 前后端系统搭建，数据交互式展示

机器学习与优化算法

最优化实现：单纯形（BigM，对偶）、约束优化（PHR、DFP、黄金搜索）

机器学习基础算法：Logistics 回归，分类决策树与回归树、BP 网络

数学建模

网络建模 音乐影响网络

元胞自动机 | 计算机模拟 卢浮宫计算模拟

不等圆的不重叠随机排列

不等圆的packing问题，基于概率策略化的随机游走。在缝隙处可额外进行补充，使更加丰满。code

自定义轮廓的随机纹路生成

体现了数学中的随机美。可以给出图形，在图形内基于 Voronoi 图生成随机纹路，可以进行颜色填充。code