BUAA_OO 第一单元作业总结

[张艺轩-22373207]

一.hw1

第一次作业需要完成的任务为：读入一个包含加、减、乘、乘方以及括号（其中括号的深度至多为 1 层）的单变量表达式，输出恒等变形展开所有括号后的表达式。

UML

1.1架构分析

第一次作业的架构较为简单，但也为后面的部分埋下了隐患。

1.1.1预处理

预处理部分分为输入部分，deletespace()功能为删去输入字符串的空格和'\t'，deal()主要解决连续加减号的问题，使其变为一个“+”或“-”，standard()部分主要功能是处理数字前的正负号，如果“+”直接不读入，“-”就变为(-1)*或者+(-1)*，需要根据数字的位置进行特判。

1.1.2表达式解析

这部分主要是表达式树的建立，主要分为Expr，Term和Factor类，其中Factor为接口，包含有表达式Expr类，未知数Unknown类(第一次作业只含有x)和Number类，将表达式逐步拆分为因子的过程。

1.1.3去括号

去括号部分沿用了助教推荐的递归下降法，于parser中实现parserExpr，parserTerm，parserFactor。

1.1.4项的合并

在全部计算完并输出后，我发现同指数的项都单独罗列了出来，导致输出结果很长很长，非常不便于阅读和比对，因此我把这部分放到了Expr的两个Print()函数中，在合并完后直接进行输出。第一次作业我采用哈希列的方式来存储每个项的系数和指数。

其中Print2()就是根据指数为1，-1，0，>0，<0，来分别输出，过于冗长这里不进行展示。到这里总算解决了合并同类项的问题，得到了相对简洁的结果。

1.2度量分析 

1.2.1代码度量分析

我的三次作业都将输出直接写在了Expr中，导致Expr类代码过多，应该考虑迁出来单独输出为好。Mainclass过长的原因主要是我将deletespace(),deal(),standard()函数都写在了Mainclass中，应该更加精简一点。

 1.2.2类复杂度分析

代码量最多的就是Expr和MainClass类，这两个类由于进行输出和字符串标准化处理，导致非常屎山，当时时间紧没做出很好的优化，方法层面，因为我是多个if分条件打印，所以导致两个print函数也很长，面向过程表现得太明显了，后续争取逐渐向面向对象靠拢。

二.hw2

第二次作业中需要完成的任务为：读入一系列自定义函数的定义以及一个包含幂函数、指数函数、自定义函数调用的表达式，输出恒等变形展开所有括号后的表达式。、

UML

2.1架构分析 

第二次需要加入指数函数和自定义函数，同时未知数也由一个x变为x，y，z，复杂度飙升。第一次时我完全没有考虑到exp的嵌套问题，导致我的代码遇到exp(exp())时直接算为1了，也因此没有通过第二次中测的weak5，第二次作业直接寄掉了。第三周重新改写加入exp的嵌套后，如上图UML所示，新增了Function，Trans，Monomial，Exponent四大类。

由于第一次作业的系数和指数是用Hashmap存储的，但是新增了指数函数，原来的方法不再适用，我加入了Monomial类，coefficient仍为系数，index为x的指数，Exponent存指数函数，在Exponent中实现指数函数的存储。而由于Expr先被拆分为Term，所以Trans类的作用就是将Term转换为Monomial存储。Function部分则是自定义函数类型，存储函数名，形参，函数内容。此外，Parser类中还实现了将形参替换为实参的操作。

2.2 度量分析

2.2.1代码度量分析

第二次作业仍然是Expr和MainClass太长了，没办法只能在这里继续添加exp和自定义函数了，这就导致架构变得越来越糟，应该在一开始就把这两部分简化的，时间太紧了没做出很好的优化。 

2.2.2 类复杂度分析

新增部分的都还可以，仍然是历史遗留问题，第二章作业一定要在第一次就努力把架构简化，避免出现现在的惨状。 

三.hw3

第三次作业中需要完成的任务为：读入一系列自定义函数的定义以及一个包含幂函数、指数函数、自定义函数调用、求导算子的表达式，输出恒等变形展开所有括号后的表达式。

UML

 

3.1架构分析

通过第二次作业的改动，第三次作业的要求变得简单了许多，只需要加入求导因子dx，要注意求导公式的写法，在这里我花费了一些时间去研究。

3.2度量分析

由于第三次作业较第二次改动不大，所以不在这里赘述了，只是增加了求导类Dx。

 

四.架构可扩展性

我认为我的架构可以较为容易的向其中加入新的函数，比如可以加入对数函数，只需要在Monomial中新增存储底数的地方，其他的我认为与指数函数并没有太大区别。但对数函数要求导可能就涉及到分母的问题，目前没有太好的解决方案，毕竟第一章作业也是避开了除法这项操作。

针对上学期的三角函数，我认为可以直接新建一个三角类，然后按照Monomial的方式存入就行了，但是要注意求导时sin与cos的转换，在求导公式里列出来就好了。

五.Debug心得（de自己的和de他人的）

5.1hw1

hw1的中强测通过的还是比较顺利的，没有正确性出现问题的数据点，因此没有太多感想。在互测时，因为我当初下载的jdk非1.8版本，无法把他人的代码下载跑评测机，所以并未发现其他人的bug，只是按照评测机提交了几个自己认为可能出现错误的数据点，hack不成就以得到基础分为目的了，并没有做深入的hack。

5.2hw2

hw2的中测当时出现了严重问题，最初只能通过三个测试点，疯狂de后仍有两个测试点未通过，其中一个测试点自定义函数的替换问题，当里边含有指数时没完全替换过来，为此我修改了Parser类里边形参和实参的传递部分，成功通过测试点，但经过不断询问后，发现weak5测试点涉及到了exp的嵌套，这就是前边提到的隐患，因为在写代码的时候忽略了这个问题，发现时已经不足3小时，最后疯狂添加也没有通过测试点，不幸挂掉第二次作业。同时也未能进入互测。

5.3hw3

修完exp的嵌套问题后，并加入了求导部分，但是中测部分还是出现了各种各样的错误，检查时发现求导的计算逻辑出现了错误，修复后也是通过了中测，但同样倒在了强测的恶魔数据点面前，第三次作业也未能进入互测。

同时第二次作业和第三次作业都出现了共同的错误，就是exp里究竟要套几层括号的问题，在中测阶段也是报错了，我采取了比较简单无脑的方式，就是在最外层都套了两层括号，勉强解决了这个问题。

总结来讲，bug主要出在存储Monomial和计算exp上，此外还有多层嵌套会tle的情况。

六.优化

我的优化主要是对输出进行的优化，代码本身比较复杂，没有很好的做到面向对象编程，很多情况都是拉出啦单独处理的，这导致代码过于繁琐，第二章会进行优化简化的。

七.心得体会

一谈到体会，突然有说不完的话。在大二上的时候我天真的以为c++和oopre是“或”的关系，忽视了oopre在oo学习中的重要战略地位，导致第一次作业时完全麻爪，甚至都不知道要干什么，后续也是磕磕绊绊才完成了作业。最初的目标是争取进入补给站，oo第一章对我的挑战实在是太大了，完全不知道是什么，该怎么写，这也导致了我第二次作业时没及时发现exp的嵌套，草草处理的重大失误。Oopre对于学习oo实在是太重要了。而且oo的作业，互测安排也十分紧凑，对于我来说总有一种时间不够用和时空错乱的感觉，每次都是周六下午匆匆忙忙完成中测，对于我的挑战很大。第一章的成绩虽然不是很理想，但是对于基础这么差的开头来说也算差强人意。不过通过第一章的作业我也了解了面向对象编程的奥妙，争取第二章的电梯作业里可以多拿几分，争取多进几次互测，体验一下被疯狂hack的感觉。