- 设计思路
- homework1
- homework2
- homework3
- 程序度量
- 结构分析
- 代码行数分析
- 复杂度分析
- Bug
- 应用对象创建模式
- 心得体会
设计思路
第一单元作业的主要任务为函数的求导，从作业1到作业3难度依次增加。作业1的任务为简单多项式的求导，给出了多项式的形式化表述，并且不要求进行格式检查；作业2新增加了项和因子的概念，一个表达式由多个项相加，一个项由多个因子相乘，而每个因子可以是幂函数、正余弦函数或者常数，并且要求格式检查；作业3进一步针对三角函数增加了复合函数求导的要求，三角函数内部可以复合表达式。
homework1
因为表达式为简单多项式，我们只需要用 ArrayList 等可变长的结构去存储每一项的信息即可。每一项都是一个幂函数（常数也可以看成幂函数），需要记录系数和指数，在项这个类中实现求导、toString 等方法，然后表达式类的实现实际上就是各个项的累加。
对于输入数据的提取，我们可以利用形式化表述构建正则表达式，按项拆分后提取信息即可。
考虑优化输出长度，我们可以用 HashMap 来记录项的信息，key 为幂函数指数，value 为幂函数系数，这样可以很方便地进行合并同类项的操作。
homework2
同样地，表达式是由多个项相加而成，而且每个项都有固定的因子乘积：(coe)*(x**powX)*(sin**powSin)*(cos**powCos)，所以大体的结构在 homework1 的基础上可以不用修改多少，我们主要修改项这个类的内容就可以了（另外这里项的求导会得到一个表达式类，要增添表达式合并的操作）。
homework3
第三次作业增加了复合操作，可以看出原来的结构处理不了这种情况，所以只好重构。我构建了一个 factor 接口，接口要求实现求导和 toString 方法，然后建立了Sin, Cos, Power, Multis, Adds 五个类，分别记录正弦、余弦、幂函数、多项乘积、多项和的信息（工厂模式）。 Sin 和 Cos 记录了 sin/cos(fac)**pow 这样的信息，其中 fac 是一个 factor 类，pow 是指数；Power 记录了指数信息（本次作业不要求幂函数的复合）；Multis 和 Adds 分别实现了一个 factor 的 ArrayList。这样的话，表达式实际上就是一个 Adds 类。通过对每个类实现求导和 toString 方法，就可以很好地完成任务。
由于复合导致不能仅仅用正则表达式处理输入信息（因子和表达式相互嵌套），我们可以考虑对输入进行递归处理。我的处理方法是：在处理当前表达式时，用栈将所有最外层括号找出来，然后把这对括号包括里面的内容替换为一个 subStr（比如说"#"），然后将里面内容保存；预处理完之后，对形式化表述稍作修改，我们就可以利用正则表达式提取信息（因为预处理之后不再有嵌套）；在提取信息时，每遇到一个 subStr，就拿一个刚才存储的内容出来，对这个内容（其实也是一个表达式）递归表达式处理，处理结果合并到当前表达式处理之中。
在这种思路下作业3有很多细节问题，需要多多调试。
程序度量
仅针对作业3，进行结构分析、代码行数分析和复杂度分析。
结构分析
作业3的程序结构（UML图）：
代码行数分析
作业3代码行数（LOC）：
可以看到总共行数为593行。
复杂度分析
作业3类复杂度分析：
其中 OCavg(Average operation complexity) 表示每个类的非抽象方法的平均循环复杂度，WMC(Weighted method complexity) 表示每个类各个方法的总循环复杂度。
Bug
第一次作业：处理时一边迭代一边删除元素导致了ConcurrentModificationException异常。
第二次作业：未发现。
第三次作业：
- 输出时出现了
x*+(...)这样的错误（表达式因子前面没有正负号）； - 输出时出现了
()这样的错误（空括号）；
可以看出，第三次作业主要的bug都集中在最后的输出上面，根据我的分析，因为我们要执行 toString 时，对于各个类还要考虑其他类的输出结果（因为很多类的属性中都会嵌套 factor ），所以很多细节问题需要多多debug。
找别人的bug主要就是用的自己的自动化测试啦。
应用对象创建模式
从设计思路部分可以体现。
心得体会
通过本单元的学习，我大致掌握了java这种OO语言的基本使用方法，并且熟练掌握了工厂模式、正则表达式、接口、继承等等知识。
在自动化测试方面，我的自动化测试还有很大的不足之处，具体表现为：
- 数据生成几乎是随机性的数据，没有针对性和覆盖性；
- 没有考虑到 sympy 可以正常识别
x*+(...)这种实际错误的格式，导致没能检查出作业3的这个bug（强测错的4个点全是这个问题），经过思考，其实可以把输出结果再用java代码判断一次格式是否正确； - 自动化测试过程中，只有WA才会报错（也就是python标准输出计算结果与java输出计算结果不一致时），而java编译运行过程中的异常不会导致评测机报错退出，所以作业1的异常bug和作业3的
()bug（实际上python读取时会有异常）没能检查出来。
之后还是要好好改进自己的评测机。