### 设计模式——可复用面向对象软件的基础 #### 知识点概览 1. **设计模式的概念与意义** 2. **设计模式在软件工程中的应用** 3. **常见设计模式分类及其特点** 4. **面向对象设计原则与设计模式的关系** #### 一、设计模式的概念与意义 设计模式是在特定情境下对问题解决方案的一种描述，它不仅描述了问题本身，还提供了该问题的上下文以及解决方案。设计模式通常包含以下三个部分： - **模式名称**：一个简短的、易于理解的名字。 - **问题**：在什么情况下适用该模式。 - **解决方案**：描述如何解决问题，并提供一种或多种实现方案。 设计模式的意义在于提供了一套标准的方法来解决常见的设计问题，提高了代码的复用性、可读性和可维护性。通过使用设计模式，开发者可以避免重复造轮子，减少开发过程中的错误，提高软件的整体质量。 #### 二、设计模式在软件工程中的应用 设计模式在软件工程中有着广泛的应用，特别是在面向对象编程中尤为重要。它可以用于以下几个方面： - **系统架构设计**：帮助设计人员更好地规划系统结构，提高系统的灵活性和扩展性。 - **模块划分**：指导模块之间的交互方式，确保模块间的松耦合。 - **代码复用**：通过封装好的设计模式，可以快速地复用已有的代码片段，提高开发效率。 - **文档编写**：设计模式的使用可以简化代码的解释，便于他人理解和维护。 #### 三、常见设计模式分类及其特点 设计模式大致可以分为三大类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。 1. **创建型模式**：关注于对象的创建机制，使系统更加灵活地选择合适的对象类型。常见的有工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式等。 - **工厂方法模式**：定义一个创建产品对象但不绑定具体类的接口，由子类决定实例化哪一个类。工厂方法让类的实例化推迟到子类。 - **单例模式**：确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。 2. **结构型模式**：涉及如何组合类或对象以获得更大的结构。常见的有适配器模式、桥接模式、装饰模式等。 - **适配器模式**：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。 - **装饰模式**：动态地给一个对象添加一些额外的职责。就增加功能而言，装饰模式相比生成子类更为灵活。 3. **行为型模式**：关注于对象之间的职责分配。常见的有策略模式、命令模式、观察者模式等。 - **策略模式**：定义了一系列算法，并将每一个算法封装起来，使它们可以互相替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化。 - **观察者模式**：定义了对象之间的一种一对多依赖关系，以便当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 #### 四、面向对象设计原则与设计模式的关系 面向对象设计原则是面向对象设计的核心思想，它包括但不限于单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、迪米特法则等。这些原则与设计模式密切相关，设计模式实际上是遵循这些原则的具体实践之一。例如： - **单一职责原则**：一个类应该只负责一项职责。通过设计模式如代理模式、职责链模式等可以更好地实现这一原则。 - **开放封闭原则**：软件实体应该是可扩展的，但是不可修改的。通过使用工厂模式、策略模式等可以有效地支持此原则。 - **里氏替换原则**：子类必须能够替换它们的基类。在使用模板方法模式、策略模式时，特别需要注意保持接口的一致性，以满足这一原则。 设计模式作为一套经过验证的解决方案集合，在软件开发过程中扮演着重要的角色。了解并熟练掌握各种设计模式，对于提高软件的质量和开发效率具有重要意义。

书名: 设计模式可复用面向对象软件的基础 英文原书名: Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented software 作者: Erich Gamma 等 译者: 李英军 马晓星 蔡敏 刘建中 书号: 7-111-07575-7 页码: 254 定价: ￥35.00 会员价: ￥31.50 币值: 315 出版日期: 2000-9-1 本书设计实例从面向对象的设计中精选出23个设计模式，总结了面向对象设计中最有价值的经验，并且用简洁可复用的形式表达出来。本书分类描述了一组设计良好，表达清楚的软件设计模式，这些模式在实用环境下有特别有用。 -------- 目 录 序言 前言 读者指南 第1章 引言 1 1.1 什么是设计模式 2 1.2 Smalltalk MVC中的设计模式 3 1.3 描述设计模式 4 1.4 设计模式的编目 5 1.5 组织编目 7 1.6 设计模式怎样解决设计问题 8 1.6.1 寻找合适的对象 8 1.6.2 决定对象的粒度 9 1.6.3 指定对象接口 9 1.6.4 描述对象的实现 10 1.6.5 运用复用机制 13 1.6.6 关联运行时刻和编译时刻的 结构 15 1.6.7 设计应支持变化 16 1.7 怎样选择设计模式 19 1.8 怎样使用设计模式 20 第2章 实例研究：设计一个文档编 辑器 22 2.1 设计问题 23 2.2 文档结构 23 2.2.1 递归组合 24 2.2.2 图元 25 2.2.3 组合模式 27 2.3 格式化 27 2.3.1 封装格式化算法 27 2.3.2 Compositor和Composition 27 2.3.3 策略模式 29 2.4 修饰用户界面 29 2.4.1 透明围栏 29 2.4.2 Monoglyph 30 2.4.3 Decorator 模式 32 2.5 支持多种视感标准 32 2.5.1 对象创建的抽象 32 2.5.2 工厂类和产品类 33 2.5.3 Abstract Factory模式 35 2.6 支持多种窗口系统 35 2.6.1 我们是否可以使用Abstract Factory 模式 35 2.6.2 封装实现依赖关系 35 2.6.3 Window和WindowImp 37 2.6.4 Bridge 模式 40 2.7 用户操作 40 2.7.1 封装一个请求 41 2.7.2 Command 类及其子类 41 2.7.3 撤消和重做 42 2.7.4 命令历史记录 42 2.7.5 Command 模式 44 2.8 拼写检查和断字处理 44 2.8.1 访问分散的信息 44 2.8.2 封装访问和遍历 45 2.8.3 Iterator类及其子类 46 2.8.4 Iterator模式 48 2.8.5 遍历和遍历过程中的动作 48 2.8.6 封装分析 48 2.8.7 Visitor 类及其子类 51 2.8.8 Visitor 模式 52 2.9 小结 53 第3章 创建型模式 54 3.1 Abstract Factory（抽象工厂）— 对象创建型模式 57 3.2 Builder（生成器）—对象创建型 模式 63 3.3 Factory Method（工厂方法）— 对象创建型模式 70 3.4 Prototype（原型）—对象创建型 模式 87 3.5 Singleton（单件）—对象创建型 模式 84 3.6 创建型模式的讨论 89 第4章 结构型模式 91 4.1 Adapter（适配器）—类对象结构型 模式 92 4.2 Bridge（桥接）—对象结构型 模式 100 4.3 Composite（组成）—对象结构型 模式 107 4.4 Decorator（装饰）—对象结构型 模式 115 4.5 FACADE（外观）—对象结构型 模式 121 4.6 Flyweight（享元）—对象结构型 模式 128 4.7 Proxy（代理）—对象结构型 模式 137 4.8 结构型模式的讨论 144 4.8.1 Adapter与Bridge 144 4.8.2 Composite、Decorator与Proxy 145 第5章 行为模式 147 5.1 CHAIN OF RESPONSIBIL ITY（职责链） —对象行为型模式 147 5.2 COMMAND（命令）—对象行为型 模式 154 5.3 INTERPRETER（解释器）—类行为型 模式 162 5.4 ITERATOR（迭代器）—对象行为型 模式 171 5.5 MEDIATOR（中介者）—对象行为型 模式 181 5.6 MEMENTO（备忘录）—对象行为型 模式 188 5.7 OBSERVER（观察者）—对象行为型 模式 194 5.8 STATE（状态）—对象行为型模式 201 5.9 STRATEGY（策略）—对象行为型 模式 208 5.10 TEMPLATE METHOD（模板方法） —类行为型模式 214 5.11 VISITOR（访问者）—对象行为型 模式 218 5.12 行为模式的讨论 228 5.12 1 封装变化 228 5.12.2 对象作为参数 228 5.12.3 通信应该被封装还是被分布 229 5.12.4 对发送者和接收者解耦 229 5.12.5 总结 231 第6章 结论 232 6.1 设计模式将带来什么 232 6.2 一套通用的设计词汇 232 6.3 书写文档和学习的辅助手段 232 6.4 现有方法的一种补充 233 6.5 重构的目标 233 6.6 本书简史 234 6.7 模式界 235 6.8 Alexander 的模式语言 235 6.9 软件中的模式 236 6.10 邀请参与 237 6.11 临别感想 237 附录A 词汇表 238 附录B 图示符号指南 241 附录C 基本类 244 参考文献 249

在当代煤炭开采行业中，资源整合矿井的综采设备集团化管理拥有显著优点，尤其体现在设备的优化配置、集中管理以及生产效率提升等方面。通过优化配置模式，煤炭企业可以充分利用单体设备的技术性能，并使得设备之间的参数达到合理匹配，从而减少重复投资的浪费。这种模式不仅能够提高设备效率，完成矿山的各项生产指标，还能在较大程度上实现高产高效。 煤炭资源整合和企业兼并重组的行动，如山西省发起的煤炭资源整合行动，目的在于解决煤矿企业存在的小散乱问题，提升煤炭产业的集中度和产业水平。资源整合矿井通过集团化管理，优化设备配置，不仅能够集中优势资源，而且能够形成一种洁净生产、安全生产和综合利用的发展格局。 在综采设备选型与配套的过程中，需要根据采掘工作面的地质条件和开采工艺，从几何尺寸、性能、生产能力以及寿命四个方面进行配套，以确保设备性能的充分发挥。西山煤电集团本部矿井通过多年的实践，形成了自己的一套综采设备配置模式，成功运作成为山西省资源整合矿井的范例。 综采设备的选型是综采工作面设备配套的关键环节，它关系到综采工作面能否正常生产。若选型不当，将会导致设备无法正常工作，需要更换设备，造成资金浪费和生产损失，还可能造成设备积压。同时，由于配套不当，采、运、支机械设备的动作不协调，会带来诸如三角煤割不透等问题，造成经济损失。 典型的综采机械化采煤成套设备包括采煤机、刮板输送机、工作面液压支架、端头支护设备、顺槽转载机、破碎机、带式输送机、乳化液泵站、液压安全绞车及配电设备等。这些设备的选型和配套，应基于煤层赋存条件和矿井的生产技术条件，以获得良好的使用效果。 在进行综采设备配套时，工作面液压支架、采煤机和刮板输送机三者之间的整体配套尤为重要，因为它们是综采设备配套中变化最多且最重要的部分。经过长期的综采实践，西山煤电集团公司本部各矿的综采设备配置已经形成了一定的模式，如表1所示，该表列出了不同日产能力的综采设备现状，包括煤厚、面长、支架型号、刮板输送机型号、采煤机型号、供电电压以及装机总功率等参数。 资源整合矿井综采设备集团化管理的优点主要体现在以下几个方面： 1. 设备配置合理化：通过优化配置模式，实现设备技术性能的充分发挥，减少重复投资，降低资源浪费。 2. 生产效率提升：合理选型和配套综采设备，确保设备在生产过程中动作协调一致，降低故障率，提高生产效率。 3. 经济效益增加：集中管理优势有助于实现规模化生产，降低单位成本，提升整体经济效益。 4. 安全生产保障：通过综合考量安全因素，提高工作面设备的安全性能，实现洁净生产与安全生产。 5. 资源集中高效利用：集团化管理有利于资源的统一调度和高效利用，推动整个煤炭产业的可持续发展。 资源整合矿井综采设备的集团化管理，能够有效地提升煤炭开采的经济效益和生产效率，对我国煤炭行业实现规模化、现代化发展具有重要的促进作用。

针对煤矿井下巷道贯通质量对矿井建设、安全生产的重要性,基于WebGIS技术和B/S架构开发了巷道贯通预警系统,将巷道贯通方案和贯通信息利用WebGIS技术在矢量图上动态展示,报警信息通过短信发送至用户手机,为及时掌握巷道贯通信息提供了技术手段。介绍了系统的架构、功能及其在神华集团矿区的应用情况,提出了巷道贯通的距离预警模型、中线预警模型、腰线预警模型及预警指标体系,实现了规范贯通信息管理、优化管理流程等,为巷道贯通生产安全提供了保障。

内容概要：本文详细介绍了利用数字编码超表面进行多模式复用轨道角动量（OAM）、多焦点透镜以及多功能复用相位计算分布的远场计算方法。文中提供了具体的MATLAB代码实现，涵盖多焦点透镜的相位分布计算、多通道OAM相位分布计算以及远场强度分布的快速傅里叶变换（FFT）计算。作者强调了关键参数的选择和调试技巧，如焦点间距、拓扑荷数选择、相位混叠避免、填充因子设置等。 适合人群：从事光学工程、电磁波调控、超表面技术研究的专业人士，尤其是对MATLAB编程有一定基础的研究人员。 使用场景及目标：适用于需要理解和实现数字编码超表面相关算法的研究项目，帮助研究人员掌握多模式复用轨道角动量、多焦点透镜及远场计算的具体实现方法和技术细节。 其他说明：文章不仅提供完整的代码实现，还分享了许多实用的经验和技巧，如相位叠加、极角计算、远场对数变换等，有助于提高实验效果和数据准确性。

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AES128是一种广受欢迎的对称加密算法，其全称为高级加密标准（Advanced Encryption Standard），其中“128”指的是加密的块大小为128位。在嵌入式系统和单片机应用中，AES128因其高效性和安全性而被广泛应用。ECB（电子密码本）和CBC（密码块链）是AES128的两种主要工作模式，它们各自具有独特的加密特性。 ECB模式是AES128最基础的加密方式。它将明文数据分割成128位的块，并对每个块独立进行加密。每个块的加密结果仅与该块的明文和密钥有关，因此相同的明文块经过加密后会产生相同的密文。这种特性可能导致在处理大量重复数据时出现可预测的模式，从而降低安全性。对于小规模或随机数据，ECB模式可以使用，但对于大块连续数据则不太适用。 CBC模式相比ECB模式安全性更高。它通过将前一个块的密文与当前块的明文进行异或操作后再进行加密，使得即使两个明文块相同，由于前一个块密文的不同，最终的加密结果也会不同。CBC模式还需要一个初始向量（IV），用于确保相同的明文输入会产生不同的密文输出，从而增强保密性。然而，IV的安全管理和传递也是CBC模式使用时需要重点关注的问题。 在AES128加密中，PKCS7填充算法是一种重要的辅助手段。它用于确保数据长度能够被加密块大小整除。AES128的块大小为128位，即16个字节。如果原始数据长度不是16的倍数，PKCS7会根据需要添加额外的字节，填充字节的值等于需要填充的字节数。例如，若需要填充1个字节，则添加一个值为1的字节；若需要填充5个字节，则添加5个值为5的字节。 在单片机和嵌入式系统中实现AES128加密解密时，需要考虑硬件资源的限制和性能优化。C语言是一种高效且适合这些平台的编程语言。实现AES128加密解密通常包括以下步骤：1. 密钥扩展：AES128使用128位固定长度的密钥，但需要将其扩展为多个轮

生成数据的指令 以下是生成训练和测试数据的步骤。 有几个参数可以更改以匹配不同的目的。 我们将尽快在LRS3数据集上发布语音分离基准。 我们的脚本存储库是为了使多模式语音分离任务在数据集生成方面具有统一的标准。 这样我们就可以跟进多模式语音分离任务。 我们希望LRS3数据集将为诸如WSJ0数据集之类的纯语音分离任务制定统一的生成标准。 :check_box_with_check: 我们的基准模型即将推出！ 信噪比 信噪比 基准线 15.08 15.34 要求 ffmpeg 4.2.1 袜14.4.2 numpy的1.17.2 OpenCVPython的4.1.2.30 librosa 0.7.0 dlib 19.19.0 face_recognition 1.3.0 第1步-获取原始数据 在这种方法中，我们使用“数据集作为我们的训练，验证和测试集。 Afouras T，Chung JS，Senior

风电调频并网系统两区域四机模型：大尺度仿真快速呈现，精准控制电力系统稳定，内含四种PSS模式,风电调频并网系统，两区域四机系统 ，4机2区模型。 适合大尺度仿真，仅需5秒即可仿真出60s内容。 参考自pkunder 的电力系统稳定与控制。 内含有四种PSS模式 ,核心关键词：风电调频并网系统; 两区域四机系统; 4机2区模型; 大尺度仿真; 仿真速度; PSS模式。,基于大尺度仿真的风电调频两区域四机系统模型 风电调频并网系统是一种现代化的电力系统集成方案，其主要特点是能够有效地将风力发电机组产生的电力并入电网，并对电网的频率进行有效调节。在这一系统中，风力发电机发出的电能需要与电网的频率和电压同步，才能确保电力质量并保障电网的稳定性。两区域四机模型是指在仿真研究中，将电力系统划分为两个相对独立的区域，并在每个区域内设置四台发电机组作为主要的电力来源，以此来模拟实际电网的运行状况。 大尺度仿真是指在模拟电力系统时，能够覆盖较大范围内的电力网络结构和电力流动，这种仿真能够提供更为全面和精确的系统响应预测。快速呈现则是指在计算机辅助仿真中，能够在较短的时间内完成对电力系统复杂动态过程的模拟。在本系统中，通过采用先进的仿真技术，实现了仅用5秒钟时间就能仿真出60秒内的系统运行情况。 在风电调频并网系统中，电力系统稳定控制器（PSS）是至关重要的部分，它主要负责在风力发电机组并网过程中，维持电力系统的同步稳定。PSS模式的多样化意味着系统可以根据不同的工作环境和电网条件，选择最适合的控制策略来保证电力系统的稳定运行。 本文档中提及的“风电调频并网系统两区域四机系统”、“风电调频并网系统技术分析深度解读两区域”、“风电调频并网系统深度分析在控制新时”、“风电调频并网系统在两区域四机系”、“风电调频并网系统技术分析文章一引”、“风电调频并网系统快速仿真与模式的探索”、“风电调频并网系统是一种能够实现风电电力系”等文件标题，均指向了风电调频并网系统的深入研究和技术探讨。其中，“风电调频并网系统是一种能够实现风电电力系”可能涉及到风电与电网融合的技术细节和实际应用问题。 此外，文档列表中的“风电调频并网系统是一种将风力发.doc”和“风电调频并网系统是一种将风力发电机组与电力系统.doc”可能包含了有关风电调频并网系统的概述和基础知识。而“1.jpg”则可能是某张与风电调频并网系统相关的图片或图表，用于辅助说明文档内容或作为案例展示。“风电调频并网系统技术分析文章一引.txt”和“风电调频并网系统快速仿真与模式的探索.txt”可能分别提供了风电调频并网技术的分析和快速仿真方法的讨论。 风电调频并网系统的研究和应用是现代电力系统领域的一个重要分支。通过大尺度仿真技术的应用和对PSS模式的研究，能够提升电力系统的稳定性，同时优化风能的利用效率，这对于推动可再生能源的发展和保障电网的安全运行具有重要的现实意义和深远的社会影响。

国科大计算机学院模式识别与机器学习黄庆明等 历年期末考试题