面向对象与程序设计第一单元总结

[徐志衡-21371109]

面向对象与程序设计第一单元总结

一、架构设计

本代码架构如下图所示：

本代码与training的代码的核心思路相同，都是采用递归下降的方式，并在此基础上添加了一些内容：

1. 函数的处理：

笔者设计了一个Function类，其中存储了函数的名称，函数的形参，以及函数的形参表达式，即存储了函数的具体信息，这样在将表达式中的函数替换时更加方便。

2. 表达式的预处理：

本人设计了一个Process类，其中的move()函数里采用正则表达式的方法对表达式进行了化简，例如去除连续的+,-，将**暂时变为^，去除*后的带符号的整数因子的符号等，都是为了方便之后的对表达式的处理。

3. 求导的处理

本人将待求导的表达式看作一个新的表达式对其进行处理，并在Expr和Term类里增添了新的函数来处理求导。

4. Factor接口增添新的类Pow：

该类存储三角函数和幂函数本身以及次幂，通过第一个字母是s,c还是x,y,z来判断其是三角函数还是幂函数。

优点：

本代码设计了较多的类，便于理解和维护；并且有效地使用了正则表达式，大大简化了后面对表达式的处理。

缺点:

随着hw_1至hw_3的任务的添加，本代码的条理性逐渐降低，使得“面向对象”逐渐有点“面向编程”；没有将三角函数和幂函数存储在两个类里，增大了处理的复杂性。

二、bug分析

1. 因变量代换“有次序”导致错误：

例如如下输入：
1
f(x,y)=x**2+y
f(y,x)
原来代码的变量代换是依次代换，即按顺序将形参替换为实参，但上述情况就会出现问题，将第一个形参x换为实参y后，f的表达式变成y**2+y，再将第二个形参y换为实参x后，f的表达式变成x**2+x，这与期望的结果:y**2+x不同，原因是所有参数替换不能“同时”完成，导致后面的实参错误地替换掉了前面的实参。

解决方案：

代码是按语句依次执行的，不能同时执行多个语句，因此我们将Function类中的形参变量不记为x,y,z，而是记为大写的X,Y,Z,并且将其中的形参表达式中的所有x,y,z也替换为X,Y,Z，这样以上述输入为例，f的表达式是X**2+Y，第一次代换后，f的表达式变成y**2+Y，第二次代换后，f的表达式变成y**2+x，就得到了我们想要的结果。

2. 正则表达式处理有误：

原来代码对于连续的+,-是在Process类的move()函数里，代码如下：
String symbol1 = "(\+|-){2,}";
Pattern pattern1 = Pattern.compile(symbol1);
Matcher matcher1 = pattern1.matcher(str);
while (matcher1.find()) {
str = str.replaceAll("\+\+", "+");
str = str.replaceAll("\+-", "-");
str = str.replaceAll("-\+", "-");
str = str.replaceAll("--", "+");
}
即按照“同正异负”的原理将连续的+,-变为单个的+或-，然而当遇到连续三个及以上+,-时，该while只循环了一次，导致没有变为单个的+或-，从而产生错误，原因是一轮循环后没有使用新的str。

解决方案：

在while的最后添加语句：
matcher1 = pattern1.matcher(str);
这样在每次的循环最后就会检查新的str，就成功解决了上述问题。
##三、心得体会
纯纯坐牢 在第一单元的这三次作业中,笔者体会到了“面向对象”与“面向编程”的不同，逐渐感受到了java语言中“对象是类的一个实例”的特点，也感悟到了递归下降的方法的优点：与逆波兰表达式方法不同，该方法逐层解析表达式，易于读懂和维护代码，具有数学上的美观性。

[诸彤宇教师]

体会到了“面向对象”与“面向编程”的不同
————是什么不同啊