BUAA_OO_U1

任晓林-23371399 2025-03-20 08:14:03

一、程序架构

类图与架构

hw1

在这里插入图片描述

预处理init，处理多余的符号和空格，保证只会出现最多一个符号
递归下降

词法分析Lexer，分析出要处理的符号

语法分析Parser，根据符号分割，分析出Expr,Term,Factor。分成三部分进行处理——parseExpr, parseTerm, parseFactor；parseExpr用加号进行处理，进入解析项，parseTerm用乘号进行处理，进入解析因子。
文法层次设置

表达式主要包含三部分——Expr，Term，Factor，而Factor又有三种——幂函数，常数因子和表达式因子，我们对他们进行分别建类。其中Expr类中使用ArrayList来容纳该表达式中含有的Term，Term类中使用ArrayList来容纳该项中含有的Factor。
表达式展开

可以发现最后的多项式具有一个统一的形式，我们可以基于这个形式建立一个Unit类，再建立一个Poly，Poly类有一个ArrayList容器，用来容纳Unit，此外还有addPoly()，mulPoly()和powPoly()等方法来实现多项式的运算。最后只需要实现Poly类里的tostring就可以顺利进行展开化简

当然在这个过程中我们还要运用递归下降的方法，自底向上的用toPoly让每一个都变到Poly项

优化

hw1涉及到的优化点不是很多，只需要特殊考虑指数系数为0的特殊情况即可。

hw2

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可以看出我的架构没有发生太大的改变，只是增添了新的功能。

三角函数类

新建了一个sinFactor类和cosFactor类，包含factor：三角函数括号内的因子和exp：三角函数的指数部分

parser类设置parserSinCosFactor()方法，对三角函数括号内的因子进行解析，然后解析该三角函数的指数，解析因子我直接使用了parseExpr方法，可以处理更多的可能性

递推函数

在处理递推函数时，我选择增加Definer进行处理，FunFactor进行存储

Definer中我进行了字符串替换,增加递归的替换方法，等待被调用

parser类设置parserFunFactor()方法，读到f就进入Definer进行替换，最后返回一个字符串，在进行递归下降处理为Expr
表达式展开

多项式的基本单元发生了变化从ax^b 到现在的 ax^b(sin)^m(cos)^n
优化

在三角函数的化简方面，我尝试重写equal方法，比较是否相等，还写了一个比较是否是相反数的方法，最后如果是cos和sin的偶数次幂，我就比较它是否equal或者反向equal，如果是sin的奇数次幂，我比较他是否是equal的。以上的优化并未对我的正确性产生什么影响。因为该实现方法并没有对总体的架构产生影响，也不容易产生一些错误。

以上是基本架构，在后期修bug和优化代码时，我试了另外两种种递归函数的方法。第二种方法里不需要对字符串进行过分的解析。只需要替换掉递推函数的序号，然后返回递推函数替换掉序号的字符串，再次进行递归下降。在第三种方法下，有递推函数，先把f0到f5解析出来，之后再遇到f就可以直接替换就可以。不过三种方法最后的性能差距不大。

hw3

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求导

在Parser类中增加parseDerFactor方法，parseFactor中调用

然后仍然采用递归下降的思路，层层求导，Expr实现加法，Term中实现乘法法则和链式法则

自定义普通函数

新建了一个工具类NomalFunDefiner对于自定义普通函数进行处理，思路其实和f{0}很相似

parser类中设置了一个parseNormalFun()方法，先解析函数名，然后解析所有的实参

OO度量

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仅展现出数值高的部分

每个方法的规模与控制分支数目
- 规模：通过 v(G)（圈复杂度）间接评估，数值越高逻辑越复杂。
  - 高复杂度方法：
    - Definer.calFunc(FunFacter)（v(G)=8）
    - Unit.sinCosEqualHash(...)（v(G)=20）
    - Poly.mulPoly(Poly)（v(G)=13）
- 控制分支数目：v(G) 直接反映分支数目。
  - v(G)=20 表示可能存在嵌套循环或大量条件分支。
类的总代码规模