BUAA_OO_Unit1

王宇汀-22371351 学生 2024-03-21 13:09:11

目录

  • 一、架构设计迭代
  • 1.hw1
  • 1.1 UML类图
  • 1.2 架构分析
  • 1.3 Bug分析
  • 1.4 性能优化
  • 2.hw2
  • 2.1 UML类图
  • 2.2 架构分析
  • 2.3 Bug分析
  • 2.4 性能优化
  • 3.hw3
  • 3.1 UML类图
  • 3.2 架构分析
  • 3.3 Bug分析
  • 3.4 性能优化
  • 二、复杂度分析
  • 方法复杂度
  • 类复杂度
  • 三、新迭代场景
  • 四、心得体会
  • 五、未来方向

一、架构设计迭代

1.hw1

1.1 UML类图

img

1.2 架构分析

海量阅读往年优秀博客后(◔‸◔）后，我的架构主要仿照Unit1_training的提示以及oolens递归下降的代码仓库，如下处理：

表达式预处理

Predeal类中对输入字符串一键replaceAll

  • 去除空白项
  • 去除冗余++/--/+-/-+
  • 去除冗余+(*+ /^+)

表达式解析

递归下降法构建Lexer类和Paser类

PaserExpr()、PaserTerm()、PaserFactor()层层深入

解析得到表达式类Expr、项类Term、因子Fatcor

因子统一接口Factor 实现类

  • VarFactor幂函数因子 ,定义为x^a
  • ExprFactor表达式因子 ,定义为(expression)^a
  • NumberFactor常数因子

这里我解析Term的时候没有为其加入符号属性，而是直接遇到负号就为term加入一个值为-1的NumberFactor

基本单元定义

单项式类Mono、多项式类Poly定义如下：

img

为Expr、Term、Fatcor写toPoly()方法，将类转化为多项式

解析完成后expr.toPoly()层层调用

基本单元运算

  • Mono的乘法：
public Mono mul(Mono mulOne) {
//系数相乘指数相加
    return new Mono(newExp, newCof);
}

  • Mono的比较：

    当时根本没有考虑什么重写hashcode和equal ??<(｀^´)>

    直接偷懒return mono1.getExp() == mono2.getExp()

  • Poly的加法

    public void addMono(Mono mono)
public Poly add(Poly addOne) {
    Poly poly = new Poly();
    for (Mono mono : monos) {
        poly.addMono(mono);
    }
    for (Mono mono : addOne.getMonos()) {
        poly.addMono(mono);
    }
    return poly;
}

  • Poly的乘法

    //如果是空的？这行疑问无疑为后续迭代埋下祸根......w(ﾟДﾟ)w

    我的Poly为空时究竟代表为0还是没有生成呢？当时的我根本没有细想按照后者来了.......

    public Poly mul(Poly mulOne) {
    Poly poly = new Poly();
    //如果是空的？"x "
    if (monos.isEmpty()) {
        return mulOne;
    }
    if (mulOne.getMonos().isEmpty()) {
        return this;
    }
    for (Mono mono : mulOne.getMonos()) {
        for (Mono monoo : monos) {
             poly.addMono(mono.mul(monoo));
        }
    }
    return poly;
}

  • Poly的乘方

    调用mul

基本单元输出

  • Mono的toString

    输出cof*x^a

  • Poly的toString

    输出Mono之和

1.3 Bug分析

自己的bug

强测和互测都顺利通过

他人的bug

我们房间大家都很优秀是全0房捏

写完已经很不容易了，跑了跑大佬的评测机发现没什么问题，手动构造了一些极端样例，最后拜读了大家的优秀架构，只能有一个字"善!"

1.4 性能优化

  • cof*x^a的特殊情况缩短长度

    • cof是0/-1/1

    • a是0/1

  • 正项提前

    我至今觉得我这个做法很抽象....

    Collections.swap(monos, 0, index);//index是第一个cof为正数的mono下标

2.hw2

2.1 UML类图

img

2.2 架构分析

乍一看比去年三角函数简单，一下手发现走上了漫漫重构路(╬◣д◢)ﾑｷｰ!!

本次作业共有三大需求，嵌套括号(hw1已实现)、指数函数解析、自定义函数解析

自定义函数解析：

超级无敌感谢学长的博客

对于自定义函数模板类Define类

  • 定义时，传入函数的定义式和形参列表
  • 调用时，传入Factor实参，将定义式中形参替换实参的字符串形式(调用toString())后传出

对于自定义函数因子类FuncFactor类

  • 对Define传出的字符串解析

指数函数解析：

  • 对lexer、Paser进行一些修改(篇幅有限不写了)

  • 改变基本单元组成

img

Poly和Mono至此变为互相调用的关系，需要进行大规模重构！！！！

重构之合并同类项

从网上查阅到一键重写hashcode()和equals()方法

Mono的belike：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    //....
    //只比较指数和exp的指数Poly，不比较系数
    return getExp().equals(mono.getExp()) && Objects.equals(getExpBase(), mono.getExpBase());
}
@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(getExp(), getExpBase());
}

Poly的belike：

等等？我用的是ArrayList<Mono> monos

如果直接一键生成，那么exp的指数Poly在调用equals()的时候不会比较每个单项式的系数，那么形如exp((3*x^2+x))与exp((x^2+x))将会被认为是相等的(ﾟДﾟ≡ﾟдﾟ)!?

于是我们在Poly中加入对Mono系数的比较

private HashMap<Mono, BigInteger> monoMap;//存放Mono以及其对应的系数
@Override
public boolean equals(Object o) {
    //....
    return Objects.equals(monoMap, poly.monoMap);
}
@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(monoMap);
}

重构之空与零

上文提到我的惊天bug Poly为空时究竟代表为0还是没有生成呢？

按照Poly为空代表没有生成，外加上我没有remove系数为0的Mono，那么在Mono和Poly的互相深层递归调用，我应以exp内的Poly 在Poly.toString()为“0”作为返回条件，这十分复杂……

而且考虑一种特殊情况：Mono为exp(poly)^a 我要将a乘入Poly，若Poly 为空，按照Poly为空代表没有生成，那么最后结果就是exp(a)，这个bug我de了一下午....

所以我最后选择按前者 Poly为空时代表为0，重写我的Poly乘法和加法，并为Poly加入removeZero()方法

重构之深克隆

在经历一系列调试的赛博闹鬼事件，我终于意识到深克隆的重要性……

所以重写Clone!：

public Object myClone() {
    return new Mono(this.getExp(), this.getCof(), (Poly) this.getExpBase().myClone());
}

public Object myClone() {
    Poly poly = new Poly();
    for (Mono mono : monos) {
        Mono newMono = (Mono) mono.myClone();
        poly.getMonos().add(newMono);
        poly.getMonoMap().put(newMono, newMono.getCof());
    }
    return poly;
}

2.3 Bug分析

自己的bug

强测WA了一个点 指数没改BigInteger

（╯－＿－）╯┴—————————————┴

他人的bug

佛系刀人但刀法了得

1-1=0的样例一刀能刀两个人我能吹一辈子！！！

强测居然连为0的数据都没有？？？还是不行(x)

2.4 性能优化

这是一个复杂的课题，为了偷懒我选择万无一失只优化一点点——去括号

指数函数对应的嵌套因子是否需要两侧加括号

当且仅当 exp(Poly)[^ c] 的Poly只有含单个Mono

且该Mono符合以下条件之一

img

  • b==0 && （Poly为空 || c==0）
  • b==0 && a == 1
  • （Poly为空 || c==0）&& a == 1

这个只会锦上添花，永远比不优化的长度短(叉腰)

3.hw3

3.1 UML类图

img

3.2 架构分析

在第二次作业重构的基础上，很轻松水完了

本次作业共有两大需求，递归调用自定义函数(hw2已实现)和求导

为Expr、Term、Factor、Mono、Poly等写求导方法toDiff()

//Expr
public Poly toDiff() {
    //……
    //加法法则
    poly = terms.get(0).toDiff();
    for (int i = 1; i < terms.size(); i++) {
        Poly tmp = terms.get(i).toDiff();
        poly = Poly.add(poly, tmp);
    }

    return poly;
}
//Term
public Poly toDiff() {
    //……
    //乘法法则
    for (int i = 0; i < factors.size(); i++) {
        Poly tmp = factors.get(i).toDiff();

        for (int j = 0; j < factors.size(); j++) {
            if (i != j) {
                tmp = Poly.mul(tmp, factors.get(j).toPoly());
            }
        }
        poly = Poly.add(poly, tmp);
    }
    return poly;
}
//Factor篇幅有限不写了
//Mono
public Poly toDiff() {
    if (cof.equals(BigInteger.ZERO)) {
        return new Poly();
    }

    if (exp.equals(BigInteger.ZERO)) {
        //……
    }
    //前导后不导 ＋ 后导前不导
    return Poly.add(front, back);
}
//Poly
public Poly toDiff() {
    Poly poly = new Poly();
    for (Mono mono : monos) {
        poly = Poly.add(poly, mono.toDiff());
    }
    return poly;
}

3.3 Bug分析

自己的bug

强测和互测顺利通过

他人的bug

专注于hack天权星的TLE,但是因为cost没成功……

（╯－＿－）╯┴—————————————┴

3.4 性能优化

没有尝试提取公因数，小小摆了

二、复杂度分析

方法复杂度

选取复杂度最高的几个方法列在这里:

MethodCogCev(G)iv(G)v(G)
DefineFunc.useFunc(String, ArrayList)9445
Lexer.next()92416
Parser.parseFactor()861010
Parser.parseTerm()6155
Mono.expToString()8256
Mono.toString()5555
Mono.xAndExpToString()3333
Mono.xToString()3333
Poly.isSimple()8566
Poly.toString()7356
Total125.0128.0164.0192.0
Average1.45348837209302321.48837209302325581.90697674418604662.2325581395348837

Lexer中用到大量的 if-else 语句来判断当前字符的类型

Paser中parseFactor也用到大量的 if-else 语句判断当前解析因子的类型

Mono.toString()方法我尽量拆成多个方法expToString()、xoString()、xANdExpToString()来降低复杂度

Poly.isSimple()为了判断exp(Poly)嵌套因子是否需要加括号，用到大量的 if-else 语句

Poly.toString()为了空串补0、正项前移,用到大量的 if-else 语句

类复杂度

classOCavgOCmaxWMC
DefineFunc4.05.08.0
DxFactor1.01.03.0
ExpFactor1.33333333333333332.04.0
Expr2.03.08.0
ExprFactor1.33333333333333332.04.0
FuncFactor1.01.04.0
Lexer3.08.012.0
MainClass2.02.02.0
Mono1.76190476190476195.037.0
NumberFactor1.01.05.0
Parser2.2727272727272736.025.0
Poly2.81256.045.0
PreDeal1.01.01.0
Term2.55.010.0
VarFactor1.01.04.0
Total172.0
Average2.03.266666666666666611.466666666666667

为了优化输出长度和计算，Mono和Poly都爆红了（（

三、新迭代场景

看了去年的指导书，如果第三次作业求导算子会在自定义函数中出现，当调用该函数时，先将自定义函数表达式求导后再代入实参，bekilef(x,y,z) = dz(g(x,y,z))+dy(h(x,y,z))，那我的代码还要进行大规模的重构っ╥╯﹏╰╥c

因为我的Mono是围绕x单变量来定义的，在自定义函数的调用的时候，我只是进行字符串的替换。如果要先将自定义函数表达式求导，也就是先解析自定义函数表达式，那我还需要加入对y、z变量的解析,我的Mono可能需要加入新的数据结构

HashMap<String,BigInteger> Var;//String为变量名，BigInteger为变量对应指数

img

又将是一场酣畅淋漓的爆改……(｡•̀ᴗ-)✧

四、心得体会

还记得去年说:"下一次正课再见时，一定不会这么狼狈了，我们来日方长！！！( ´͈ ᵕ `͈ )◞♡"

今年还是很菜很狼狈啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊，所以今年的心得体会是连载文《失败的艺术2》

作为未来不打算从事coding行业的人，我常常在想OO课程能带给我什么

  • 专业知识？年过古稀回首青春，我想我记忆中不会存在一行行看不懂的代码
  • 一往无前的意志！OO都能写出来，世界上还有什么坎过不去？相信自我，发挥自我主观能动力是战胜困难的秘诀
  • 沟通协作的能力！研讨课的思维碰撞，与良师益友的交流，让我感受到OO课程对团队协作力的培养，i人在自己擅长的领域也能指点江山挥斥方遒！

子曰：“学而不思则罔，思而不学则殆”，诚哉斯言！

  • hw1我想着全设计好了再开码，结果一拖拖到了周五还没打开IDEA<(｀^´)>
  • hw2我吸取经验教训边写边构思，结果“批阅十载，增删五次”<(｀^´)>
  • 所以下个单元我要平衡好思考架构和下手实践<(｀^´)>

子曰：“三人行，必有我师焉”，诚哉斯言！

  • 在学业方面，我是一个沉默自闭的人，不敢提问不敢交流，总是会想 “啊？问这个问题，大家会觉得我很蠢吧”，总是害怕参照指导书balalala，总是习惯闭门造车……hw1我还勉强自己应付的来，hw2的大规模重构直接送走我了……感谢我的好舍友，看到我崩溃强撑外表下自卑自闭的心，愿意和我一起激情讨论架构，灵感的碰撞帮助我自己的思路裨补阙漏，百思不得其解的问题能够得到很好的启发与指导wwwwwww˚‧º·(˚ ˃̣̣̥⌓˂̣̣̥ )‧º·˚已经是过命的交情了！！！！！

  • 讨论区的佬们的论文，让我看到了课程组设置讨论区的良苦用心，我欣赏精巧构思的架构，避雷一些常见的bug，学习评测机的搭建(还没学会┐=͟͟͞͞(￣ー￣)┌)，感谢各位同学的无私分享！！！！！

  • 课程群里的助教老师和热心同学们，以有问必答的热情和有bug必de的执着，将OO22级交流群变成一个开放包容的交流平台。虽然我还是不敢在群里发言，但未来有问题或许会请教大家的(◔‸◔）感谢助教老师和热心同学的大力支持，辛苦辣！！！！！

  • 感谢的人有好多，传道授业的课程组、助教老师们，“不耻下教”的同学们，借我测评机的老师们，默默陪伴的朋友们，良师益友助我良多！故余虽愚,卒获有所闻˚‧º·(˚ ˃̣̣̥⌓˂̣̣̥ )‧º·˚

    （怎么说的和获奖感言差不多……以上排名不分先后顺序）

五、未来方向

OO课程真的超棒˚‧º·(˚ ˃̣̣̥⌓˂̣̣̥ )‧º·˚(OO上机，快乐的上机.jpg)

个人视角下的一些建议:

  • 在第一次作业的时候稍微暗示一下未来迭代的方向，让我留足可拓展性的空间，避免大规模重构wwwwwww
  • 公众号上或许可以再多发一些关于测评机的教程，真的好想学会啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊
...全文
112 回复 打赏 收藏 转发到动态 举报
写回复
用AI写文章
回复
切换为时间正序
请发表友善的回复…
发表回复
BUAA 2024 OO Unit1
本文围绕 BUAA 2024 OO Unit1 作业展开，该作业核心是数学表达式化简。详细阐述了 Hw1 - Hw3 各阶段任务，包括表达式存储、解析、化简等，分析了遇到的难点与 Bug，如函数代入错误、指数提取负数等，并给出修复方案。还进行了程序复杂度和架构分析，搭建评测机检查 Bug。
BUAA - OO - Unit1
该博客围绕BUAA - OO - Unit1展开，介绍了架构设计的三次迭代及可扩展性，阐述了结果长度和运行时间的优化策略，进行了结构度量与Bug分析。还分享了Hack策略，包括数据生成、答案检查等，最后给出心得体会与未来方向。
BUAA-OO-2025-Unit1总结
本文是BUAA-OO-2025-Unit1作业总结，涵盖程序结构度量、架构设计体验、bug分析等内容。介绍了类图、作业度量情况，阐述三次作业迭代架构变化，分析自身程序bug及发现他人bug策略，提及优化措施，最后分享心得体会与未来改进方向。
BUAA-OO-Unit 1: 表达式展开
本博客围绕BUAA-OO-Unit 1表达式展开作业进行分析。该单元有三次作业，难度递增，从单变量多项式展开，依次加入指数函数、自定义函数和求导运算。博主对每次作业的UML类图、架构设计、度量分析等方面进行阐述，还分析了Bug、可扩展性，并分享了心得体会与未来方向。
2024年北航面向对象设计与构造

301

社区成员

738

社区内容

发帖
与我相关
我的任务
社区描述
2023年北航面向对象设计与构造
学习 高校
社区管理员
  • YannaZhang
  • CajZella
  • C_ecelia
加入社区
  • 近7日
  • 近30日
  • 至今

加载中

查看更多榜单
社区公告
暂无公告

试试用AI创作助手写篇文章吧

+ 用AI写文章