第一单元总结

第一次作业

一、程序结构

从类图中可以看到，一共也三个类，其中MainClass完成主函数、表达式输入及输出、解析表达式等任务，而Qiudao则是对各个因子进行的求导操作，Cal处理了过程中的计算问题。由于刚接触Java语言，也不太懂什么是面向对象思想，所以程序整体来说还是比较面向过程的，也并没有用到继承、接口之类的东西。

其中复杂度比较高的方法有MainClass.main、MainClass.shuchu、Qiudao.findxs，且类之间的耦合程度较高，代码结构不太好。

二、程序bug分析

非常幸运的是，我的程序在强测环节和互测环节并没有被查出bug。

对于表达式的处理，由于只涉及到幂函数，因此只需要设置1个pattern，对输入的表达式不断用pattern进行匹配，再对匹配到的字符串进行处理分析。但用正则时有一点需要注意，那就是大正则是不可取的。我一开始就是企图用一大串正则匹配整个输入，结果爆栈了。合理的做法应当是每次只find()一个项，以及通过项与项之间的连接解析字符串。

在数据结构方面，我一开始用的是ArrayList，但在后来优化的时候发现合并非常麻烦，于是果断放弃，学习并采用了HashMap。通过将指数作为Key，可以快速地找到指数相同的项，以实现合并同类项的目的。

三、互测分析

本次互测中我的策略就是专盯输出这部分。大正则容易爆栈或者出错，小正则容易漏情况，这都是经常出现bug的地方。同时，在输出时由于性能分的存在，x、-x，0等情况也都容易出错。

我按照每个人程序的代码设计结构分别构造被测样例，进行提交，有效性不错。同时，我也使用了发现自己程序bug的测试用例，也确实发现了一些bug。

四、应用对象创建模式

本次作业中可以创建一个幂函数类，幂函数类中有其求导规则，一个表达式类，使用工厂模式对输入字符串进行处理，生成幂函数对象装进表达式类中，最后对表达式求导，即调用每个幂函数成员的求导规则。

五、设计问题

本次作业是主要在面向过程编程，而非面向对象。

第二次作业

一、程序结构

在第二次作业中，我重新推翻原有架构开始重新设计，对于这一次的作业新要求——支持简单三角函数sin(x),cos(x)，允许表达式的项由多个因子相乘，我建立了Exp、Term、Nest、Func、Error，依次表示表达式、项、因子、因子的函数和错误处理功能。

优：对于这样能对输入字符串进行更清晰的处理，也使得代码更具有可拓展性（可在此基础上添加别的函数功能）。

劣：没有对各种组合规则的求导进行可拓展性设计，造成第三次作业代码改动较大。

有较多方法都过于复杂，应将方法功能进一步分解，提高代码可读性，Term类与外部类耦合程度较高，此处还有更大的优化空间。

二、程序bug分析

本次作业中，我的程序在强测环节和互测环节并没有被查出bug。

在中测提交和我的自我测试中，这次作业的出错总体来说还是比较少的。原因主要在于结合了上次互测屋中其他同学的优秀设计经验，应用面对对象思想重构代码，对输入字符串进行更清晰的分类处理。

三、互测分析

这次作业大家的设计复杂度剧增，加上第一次互测的经验，很多简单的测试比如空输入等没有成效。于是我采用了自动评测的方法进行测试，我用到了Python中一个强大的第三方包——SymPy，可以进行复杂表达式的求导运算以及判断两式是否等价，用写脚本进行批量测试，将Java程序的输出与SymPy的输出进行比对，但最后仅仅找到几个bug。本次作业中并没有结合被测程序的代码设计结构来设计测试用例。

四、应用对象创建模式

第二次作业中加入了乘法规则，应该针对此建立各种组合规则类，在类中创建他们的求导方法，增强对其余各种组合规则的可拓展性。

五、对比优秀作业

没有建立各种函数子类，使得Nest类过于庞大，代码不够简洁。

第三次作业

一、程序结构