BUAA_OO_第一单元作业总结

BUAA_OO_第一单元作业总结

以三次迭代式作业为一个单元的编程任务结束了，在此写下第一单元的学习心得。

一.基于度量分析代码结构

1.第一次作业

• 第一次作业是对简单幂函数的求导，基本形式是a*x**b，也不需要判断输入数据的格式问题。因此，大致思路就是利用正则表达式取出每一个项（注意合并幂次相同的项），每一项求导相加即可。在化简部分，需要注意的是特殊的系数（比如：1，-1，0）和指数（比如0，1），化简内容少，难度不大。
• UML类图：
  
• 耦合度
  
• 分析：这次作业我一共写了三个类，MainClass类负责读取字符串；Expression类就是需要实例化的表达式类，它负责分解读入的表达式，创建出Term类的一个实例化ArratList；Term类储存的是幂函数的系数和指数。由于Expression类执行了大部分工作，它的复杂度也比较高。

2.第二次作业

• 第二次作业增加了简单三角函数（包括sin(x),cos(x)），并允许乘积形式的项，如a*x**b*sin(x)**c*cos(x)**d，并且需要判断输入的表达式是否合法。大致思路是，读取表达式后，先判断合法性，再提取每个项，然后求导相加。值得注意的是，这次三角函数的化简更加复杂，出于对正确性和性能分的权衡考虑，我只是把求导后的项合并同类项，没有在三角函数的深层次化简上下功夫。
• UML类图
  
• 耦合度
  
• 分析：这次作业在上一次作业的基础上，增加了两个类：PowerFunction,TrigonometrFunction。这两个类分别存储了幂函数的系数和指数，三角函数的系数和指数。同时还有对应的函数求导法则。为了方便求导，我选择把a*sin(x)**b*cos(x)**c看成一个整体进行求导，再与a*x**b进行求导分配原则。由于多了函数的类别以及WF判断，Expression类的复杂度进一步增加；由于三角函数的求导规则，TrigonometrFunction的复杂度也比较高。

3.第三次作业

• 第三次作业增加了复合原则，即a*sin(factor)**b，其中factor的定义更加复杂，可以多次嵌套。大致思路是，由于复合函数的复杂性，不能使用大正则表达式判断WF，因此受讨论区的启发，把括号()中的内容当成一个整体，递归判断括号内部的正确性。判断完正确性后，再拆分项和因子，进行递归求导。由于这次的化简规则更加复杂，我只考虑了系数（0，1，-1），和指数（1，0）的情况。化简带来的可能是性能分的大幅度提升，也可能是疏忽带来的bug。
• UML类图
  
• 耦合度
  
• 分析：在第二次作业的基础上，把幂函数，三角函数分开处理，并且顺应复合函数的规则，三角函数的自变量增加了更复杂的递归定义。比如sin(sin(x**2))，首先实例化一个正弦函数S1，S1的自变量定义为sin(x**2)，再将它实例化为S2，S2的自变量定义为x**2，最后实例化一个幂函数X1，X1的自变量定义为x，结束。这样做的结果就是，三种函数的求导方法互相调用，耦合度大大提升。但是，这样做并没有出现TLE情况。经过验证，在形如(((((((((((((((((((((((((((((x)))))))))))))))))))))))))))))这种深层递归的数据下，我的程序运行时长无需担心。

二.程序bug分析

• 第一次作业发现的bug数较少，一般就是在化简时系数和指数的处理不当，输出形如-*x的结果。
• 第二次作业，由于有了第一次的经验，而且第二次作业难度也不大，因此基本上没发现bug。
• 第三次作业，bug数翻倍（也就是有4~5处比较考验数据随机性的bug）。首先，在判断表达式正确性上，我就因为sin( x)三角函数的内部空格没考虑引发了bug。然后，在拆分项和因子的时候，()括号处理不当导致bug。另外，在对性能进行优化的时候，类似(sin(x)+x)*(sin(x)+x)*(sin(x)+x)的数据让我输出了(sin(x)+x)**3这种错误格式。可以说，如果没有测评机的随机数据，我基本发现不了这些bug。

三.互测策略

• 在第一次作业中，容易引发bug的数据不多，因此可以手动写好易错数据点。
• 在后两次作业中，情况太复杂了，不上测评机的话得de到什么时候，这时就需要测评机来随机生成数据和评判。
• 发现一个hack数据后，可以把数据抽丝剥茧，找到程序的核心错误。

四.基于对象来重构

• 这次作业我没有使用到继承或者实现关系，也没有用到工厂类。主要是根据我的求导策略，需要的函数类别只有三类，没必要实行工厂化。如果之后再增加函数的类别，可以考虑用工厂化模式。

五.对比和心得体会

本次作业的设计中还存在一些问题：

• 一些方法冗长
• 没有用到抽象层次结构
• 作业的迭代性还需要提升

通过这单元的学习，我认识到了代码可迭代性的重要性，测评策略在开发中的重要性，更好的理解了面向对象的意义。另外，讨论区的帖子也给了我很多的启发与提示，收获颇丰。