菜鸡谈OO 第一单元总结

“OOP永远是我的好朋友爸爸！”　　　　　　　　——来自某无能狂怒的菜鸡

　　身处在OO的第一个摸鱼黄金周中的我，感觉到了巨大的满足感。如果写博客这种充满意义的事情可以代替我们亲爱的作业，那么我提议每周来两个：）下面开始正经分析~

Homework 1  简单多项式求导

• Part1 程序架构分析

　　面对人生的第一次面向对象程序，没有学过java的我认认真真思考了整个代码框架，最后通过不懈努力，完完全全写成了面向过程（毕竟我又没得对象）。

　　在这次作业中使用了三个类：PolyDerivation、Poly、Term。程序入口（main）、输入、格式检测都被我堆砌到了PolyDerivation的类中，导致PolyDerivation的功能不明确，但是有着大量的方法。当然值得一提的是，我采用了预处理的手段简化了很多判断问题，也有效的避免了大正则爆栈。Poly是多项式类，主要用了指导书中的HashMap数据类型保存了每一个单项，并切割将每一个项放进Term类。Term类包含了degree和coeff两个成员。可能这个切割Poly是我唯一的面向对象吧。（逃

　　本次作业的求导本身只是简单的大数相乘，问题不大。但是由于我不知道重写toString方法，导致写了80行的大条件语句实现了output。又由于checkstyle问题被迫拆成了两个方法。这真的有种造轮子的感觉！

　　本次作业的类图和复杂度如下。

　　

　　

　　从这个类图中，不难看出我采用的是直线式编程呢个，一条路走到底。好处在于简单好写不易出错（当然是针对我这种菜鸡而言），坏处是各个类不够简单，耦合度有点高，面向数据可拓展性基本为0。

• Part2 程序bug分析

　　由于我的面向过程程序写的很好：），本次强测和互测均未被发现bug。其实还是第一次作业要考虑的情况比较线性，使用这种面向过程思维，只要处理周到，还是不会出很多问题。

• Part3 发现别人的bug

　　在OO为我们提供的狼人杀游戏中，我充分认识到了狼人的可怕之处。夜半惊魂，起身刀人。

　　第一次作业的bug基本上都集中在鲁棒性测试上，也就是利用他们漏判\v,\f等空白字符，找到了很多bug。另外就是StackOverflow问题。但是没有找到太多功能性bug。

Homework 2 带三角函数的简单表达式求导

• Part1 程序架构分析

　　第二次作业增加了三角函数。虽然我们都猜到第三次作业可能就是嵌套求导。但是懒惰战胜了理智，我还是没有选择重构代码。我选择了一种错误率最低，优化的可操作性最高的三角函数通式法。也就是把所有的项都表示为（a,b,c,d) 的四元组形式。用ArrayList的数据结构存储项（其实是不会HashMap的重写equals方法）。

　　由于没有选择重构，本次代码还是三个类，也就是在第一次作业的基础上，修改了derive方法，求导也只是（a，b，c，d）的数字转化。反思一下，这其实是面向数据编程，是不太可取的。事实上，我也为第三次作业付出了代价。个人认为最好的方法其实是讨论区大佬所说的写两个版本进行对拍，一个版本为了这次优化，另一个版本为第三次做准备。可惜我太菜了，也确实没有这么多精力。

　　优化方面，由于能力有限，我只做了一些简单的sin(x)^2+cos(x)^2和合并同类项的优化。

　　　　

　　　　(死亡复杂度预警）高复杂度来源于poly中大量的条件输出和优化方法。

　　　　

这一次作业几乎和第一次一样，只是把幂函数的两元变成了四元，缺点还是耦合度高，几乎没有可拓展性。

• Part2 程序bug分析

　　第二次的强测没有发现bug，但在互测中被发现了负指数幂的bug，因为在程序中自己手抖把去除第一个负号写成了replaceAll（“-”，“”）。。。导致了整个项中的负指数都被我去掉了。这只能说明我的本地测试没有过关，像这种比较好发现的bug却没有发现。bug修改也很方便，直接String.substring方法处理完事。

　　在这周我也见识到了自动测试的无比威力，通过随机化测试，应该可以避免绝大多数类似我这种功能性bug。这也是今后自己需要补充注意的。

• Part3 发现别人的bug

　　经历了第一次作业的狼人杀，我发现大家针对恶意输入鲁棒性测试的处理能力大大提高了，具体表现为用鲁棒测试很难测出bug（魔鬼）。但是我仍然构造了含大量空格和\t的测试样例并成功找出了bug。即sin(x)  *     cos(x)       *     +      1         这样的数据。

　　另外一个大面积出错的点在于缺项数据的处理，如sin（x）*、cos（x）+（然鹅我自己居然在第三次作业里挂了这个点，哭了）

Homework 3 终极无敌嵌套表达式求导

• Part1 程序架构分析

　　老实说，虽然在之前已经猜到了嵌套求导，但是看到这个指导书的那一眼，我内心是拒绝的。我完全没有想到接下来的两天我能完成这个project。（并且还要学习OS）然而狗急跳墙，人急了原来也是能写出OO的，虽然写的很烂。

　　第三次作业宣告了我前两次作业结构的完全颠覆。也就是说再也没有所谓的通项式求导，唯一剩下的只有基础求导规则和因子求导。我苦思冥想着作业架构，咋也想不到，于是就出去看了场电影激发灵感。

　　困扰菜鸡的第一个问题就是怎样进行格式检查。由于我在前两次作业中都是采用了预处理+大正则的手段，而这一次这种递归检查用大正则我确实是做不到的。那么第二个大问题就是求导。而格式检查和求导本质上其实都是递归的过程。所以在本次作业采用了递归下降的思路，将一个多项式按照加法分割（利用堆栈进行括号检查），分割成项之后送入项类。项按照乘法分割，分割成因子之后送入因子类。因子包括四类基础类型：Num、x^a、[sin][cos](x)^a、(表达式)。其中表达式又被送入表达式类，形成了一种递归的流程。表达式、项、因子这些类中都包含了各自的分割split()、格式检查check()、求导deri()的方法（后来想想我是不是应该建立接口抽象方法？？？）这是笔者自认为三次作业中最面向对象的一次，也许这就是潜移默化被逼出来的进步吧。但是这次课传授的继承和接口我没有灵活运用进去。对于继承和接口只是模糊地有一定概念，但是完全不会用。

　　　　

　　　　类一多起来，死亡复杂度果然直线下降。

　　　　

　　稍微面向对象一点的作业，Factor和Item类由于存在大量循环和判断，复杂度还是很高。我认为如果将Factor再细分成xFactor、sinFactor、cosFactor、expFactor也许会大大降低复杂度，也能增加可拓展性。

• Part2 程序bug分析

　　本次强测挂了一个点，就缺项输出WF。这里我就要谈一谈split的一个坑点，split会自动丢弃末尾空值(????)。强测的最后一个点2 * (sin(x)) *(x)*sin((x))^+1*x*cos(x)^+2*cos(x)*(((x)))*-1*，也就是缺项检测，末尾空值被自动丢弃，甚至都没有判断空串的机会。。。于是就这么心安理得地挂了。

　　互测中由于被禁止了WF输入，我这个bug没有被hack。而又因为这次我完全没有优化！！！所以输出数据稳得很，功能性bug也没有被发现bug，所以是0hacked。

• Part3 发现别人的bug

　　第三次的互测禁止了WF输入，也就是说鲁棒性bug完全被杜绝了（其实还可以让别人的程序误判WF），只剩下了功能性bug。本以为互测屋bug数会大量减少的我，经过测试发现功能性bug也不少。功能性bug主要有两类：一类是优化过程中出错、一类是递归下降处理不当。

　　具体来说，优化出错通过大量随机测试其实不难发现，而sin(((((((((((((((((((((((((((x)))))))))))))))))))))))))))的式子可以检测是否TLE，另外我们room中还有同学漏判了\t和^+的情况，也是很不幸成为了大礼包。

• Part4 第三次作业的反思

　　由于第三次作业很难，所以part4是我对第三次作业的一些反思。可以看到的是，在第三次作业中，我没有再把诸如输入处理和格式判断塞到Main中去，而是分成了Input类；也没有再一遍遍手写WRONG　FORMAT!而是写了一个Error类，可能这也是一些微不足道的面向对象吧。本来是应该再写一个Output类进行优化和toString()的，然而这次作业的优化已经超出了我的能力范围，所以就此放弃，把输出工作也直接交了各自抽象层次。

　　具体来看，我把整个多项式的处理抽象成了四层对象（即使我还是不能很好地理解形而上的抽象），四个对象之间的关系处理是让我很头疼的一部分。因为Exp，Item，Factor，Num并不是简单的包含关系，他们其实是PPT最后一页的那种彼此纠葛相爱相杀的关系，然而当时的我是菜的看不懂的：）。这种层次化设计我认为是需要细细体会的。我在这次作业中完全没有用到继承和接口，就是因为我几乎没有对面向对象的这种“获取数据处理的归一化能力”的思想产生概念。换句话来说，即使第三次作业我的确对表达式、项做了一定的封装，然而我的程序本质上还是面向过程的。。。。不说了，我去看大佬的代码和thinking in java恶补了。

创造模式思考和代码重构

　　代码重构只针对第三次作业。（第三次其实也包含了第一二次）

　　重构思路：数据层面抽象管理使用继承，非数据使用接口或继承。重点参考PPT实现。

　　创造一个Factor父类，子类xFactor、sinFactor、cosFactor、expFactor。创造一个comFactor父类，子类add、multi。multi规则产生原来代码中的Item，add产生exp。值得注意是递归过程，也就是expFactor会被送回到add规则中。add和multi通过给自的分割符对整个加法项和乘法项进行拆分送回Factor。

　　此外定义接口deri和check，每一个Factor有其对应的求导规则和格式检查规则。Input和Output分别用于输入预处理和优化输出。

　　这样的代码结构应该会大大降低代码的耦合度，也会更具有面向对象的抽象思维。

　　至于创造模式（Creational Pattern），本菜鸡还确实是在上一周的OO课上才知道的名词。现在只能说不明觉厉，比继承和接口又上了一个抽象等级：）学习了 一下之后，感觉可以通过使用抽象工厂（Abstract Factor）进一步增强代码的可拓展性。具体就是建一个Factor工厂，把基础因子xFactor、sinFactor、cosFactor、expFactor都塞给工厂。由工厂类统一管理创建和调用过程，这样封装得也就更加彻底，今后新建因子类只需要修改Factor。建造者模式（Build Pattern）好像完全不会用，应该是用来调度整体对象（？？？）。不知道自己理解的对不对，希望大佬指教。

想说的话。。。

　　三次OO作业不仅让我快速学会了java语法，也领悟到了面向WF鲁棒性的重要性。这是我第一次运用工程化思想，以前的题大多都是给出固定的input->利用一些算法和数据结构得到结果->进行输出。而这也是典型的面向过程编程。作为一个码代码能力低下的菜鸡，要在短时间内顺利完成从面向过程到面向对象的过渡，并写出动辄几百行的代码，其实是很吃力的。所以三次作业三周，我也几乎花费了大量的时间在OO上（救救孩子的OS）。我也确实感觉到了自己的进步，尽管可能还不够多。所以说，OO界面的毒鸡汤也还有几分道理？？不经巨大的困难，不会有伟大的事业：）

　　自勉自勉~