OO多项式求导作业总结

一、程序分析

1.1第一次作业

　　第一次作业是简单的多项式求导，甚至没有括号嵌套。但是，就是这个在如今看来如此简单的作业，由于俺寒假过于起飞，pre没做，正则表达式也不会（属实拉跨），一度想用c语言字符串的方式一个一个读入来解决（没想到后面需要用到这么朴素的方法，也可能是我不会正则的应用）。还是在室友的提醒下，速成了正则的皮毛，然后根据第一次上机的代码提示（第一次上机我甚至不知道要在网页上commit才算提交。。。），写了一个表面面向对象（因为有三个类。。。），实则面向过程的程序。

　　程序类图如下：

　　

• MainClass
  　　在这个主类里只做数据的输入，预处理（去掉空格，替换**，分割项）以及输出。这也算有了一丢丢面向对象？？？
• Poly
  　　poly有聚的意思，我也没搞懂我这里面的方法和聚有什么关系，关系真不大，改名为Factory也许更合适。这个poly，毫不客气地面向过程，要不是有checkstyle，我恨不得一个函数写完（偷笑.jpg）。里面用正则表达式匹配每一个单项，总结出这个项的指数和系数（即term类）。然后是建了一个哈希表，以系数为key，合并同类项。
• Term
  　　这个就是一个含有两个BigInteger 的结构体，只有get和方法，来存储系数和指数

　　复杂度如下图所示：

　　这次作业耦合度很高，ptfd的求导和输出都是在一起的。

1.2第二次作业

　　第二次作业是增加了三角函数因子，同时也增加了括号嵌套。对括号嵌套我采用了递归下降的处理方法，对多项式的解析仍然是采用一个多元组的 ArrayList 来存储的，求导的话仍然是对每一个多元组求导。可以说方法和第一次作业一样，只是不会用正则表达式了。

　　程序类图如下：

• Main 
  　　这个主类和第一次作业一样，有一点不同就是我在每一个括号的内部开头加了一个 + 号，现在来看其实没必要，单独处理一下符号就行了。然后还有就是我对最后答案的化简没有直接在求导过程中化简了，而是单独用 replaceAll 来化简，其实这对效率的提升有很大帮助。
• Poly 
  　　这个类这一次有了很大的变化。由于不会使用正则表达式了，我采用一个一个字符往下读的做法，遇到表达式因子就递归处理，其他的因子都单独写了函数处理。然后同样的解析成四元组（指数，x的幂，sin（x）的幂，cos（x）的幂）列表。求导的话对每个四元组单独处理。
• Term 
  　　四元组（指数，x的幂，sin（x）的幂，cos（x）的幂）。这次除了get和set以外有了重写的tostring函数了。算一个进步吧哈哈哈。
• Thrd 
  　　这是一个三元组（x的幂，sin（x）的幂，cos（x）的幂）。我是为了合并系数相同的同类相而准备的，用这个三元组来作为key，重写了 hashCode 和 equals ，利用 HashMap 来快速寻找以便合并。其他的优化我也是有心无力了。。。

　　复杂度如下：

　　这次怎么说呢，这个递归下降不是标准的递归下降，是我自己的方法，所以一度出现了bug。好在后面改过来了。

1.2第三次作业

　　无效作业，就挺难受的

　　第三次是在sin和cos里面有了表达式因子的嵌套，另外加了格式检查。这次作业可以说是我面向对象的一大改变，终于有对象那味了。我不再是一个 Term 了，而是弄了三个因子类，系数和x是 Nx ，然后是 Sin 和 Cos 。这些类里面都有了自己的方法，我也重写了 Clone 和 equals ，实现了一个独立自主的类。

　　程序类图如下：

• Main 
  　　这个函数先是对格式进行了检查，格式检查的主题架构和后面解析多项式是一样的，都是递归下降方法处理。其他的方面和之前的第二次作业一样。
• Wf 
  　　这个就是我单独写的格式检查类，采用递归下降方法，但是对于指数小于50的判断我放在了后面的处理中。
• Poly 
  　　和第二次作业一样，没有别改变。
• Exp 
  　　这次我不再是一个poly打天下了，单独将表达式列了出来，也是为了后面求导的方便。表达式有自己的添加 Term 方法，还有表达式乘表达式的方法以及一些基础的克隆等方法。它的实质没变，就是一个 Term 的 ArrayList 。
• Term 
  　　这次对数据进行了新建类的处理，所以更加集中于方法的设计。求导，相乘，克隆，特别关注了合并优化。对于三角函数，分别为两个不同的三角函数因子构造了 ArrayList 以存储不同表达式的三角函数。
• Nx 
  　　这个是x和系数的综合，单独为了系数写一个类没有必要，就把他们和在一起了。
• Sin  Cos 
  　　这两个三角函数因子，由表达式因子和幂组成。引用了 Exp

　　程序复杂度如下：

　　每一个类，都有自己的求导函数和加法乘法函数。每一个求导函数返回的都是一个 Exp 统一了起来，这样就不要再去单独写项乘多项式啥的了。同时每一个类也有自己的 clone  equals 以及 tostring 。

　　当这些类可以被称作独立的的类的时候，即他们都有自己的数据和方法且耦合度极低时，本层的求导就只需本层的特殊之处加上下层.diff就行，也不再需要考虑下层的具体过程了，这或许就是面向对象了吧。

二、BUG

　　第二次作业我出现了一个大bug，我的递归函数，按理来说遇到 ） 需要返回，但是我当时没想透彻，还继续往下特判了紧接着 * 的情况，导致程序不能正常返回，只能碰到字符串结束符返回。在互测的时候被hack了很多次。其实互测的时候同学如果没看我代码就不会认为我是同一个错误，所以被痛击。。。

　　然后互测结束我修改了代码，也正是修复这个bug使我去掉了很多冗余代码，结构也变得清晰了起来。代码行数的减少是肉眼可见的，圈复杂度 slt 函数由于直接没了，也减少了不少。

　　我自己是如何测自己的的程序的呢？为了不那么辛苦的调试（主要是只会printf），我是写一个功能就进行测试，这样一来，至少在这三次作业，最后测的时候我的bug很少，就很省事。

　　记得在判断格式的时候，我出现了一个bug，由于那个测试数据格式判断递归层数较多，我是一步一步减少递归层数，找到最少的但我又出错的那个数据。然后我对每一个递归函数，开头都加了一个： System.out.println("-->xxx"); ，结尾加上 System.out.println("xxx-->"); ，xxx就是该函数名称，箭头代表进入和出去，这样一来就较为清楚了。

　　不过确实我觉得我还是得学学怎么用调试功能才行。

　　关于如何hack他人的代码，我本人是不太想做这样的事，特别是这会使其他同学丢分。当然我明白，这样做可以激励同学写出更加完美的代码，减少bug，我认为要找同学的bug可以先测一组自己构造的边界数据。然后可以阅读其具体代码考虑其没注意到的点。

　　阅读他人代码是可以学到许多东西的，只可惜我看到别人的代码就头大，感觉无从下手。还是说明我对代码这一块比较生疏。不过目前我还是能够读下一整个代码，对整体有把握了，但是除了明显的bug，其他的我还是看不出什么明道，希望在之后的学习中能够多读代码，提升自己的能力。

三、从面向过程到面向对象

　　真正知道面向对象得是第三次作业。

　　第一次作业是面向过程的，然后我重写的第二次作业，由于没有理解什么是面向对象，我还是面向过程。

　　从第二次作业到第三次作业，虽说是重构，其实其修改量可以说是重写。我真正写出了独立的类，他们都有自己的数据与方法，都是独立的，完全去掉也不影响，也方便扩充。我也感受到了面向对象的便利之处。在我求导和得出答案字符串的时候，对于本层的求导，我只需要设计本层特有的方法，而本层求导必定涉及到下一层，例如对多项式的求导涉及到多项式的每一项，而下一层的求导结果我只需要打出 下一层.diff 即可。然后 tostring 、 clone  、equals 都可以这种方式完成，既减轻了编写代码的复杂度吗，又降低了耦合度使得增加了可扩展性。这便是我目前对面向对象的理解，希望在接下来的学习中能够加深完善我的理解，学好这门课！

四、总结与感悟

　　在第二次作业的时候，我们上了研讨课，有同学分享了递归下降的方法，当时课上没怎么听懂，也不好意思提问，怕又是一个我不知道大家都知道的东西（这种情况对我来说太常见了，提问只会耽误大家时间，怕了怕了）。课下我去网上搜了搜资料。嗯？编译原理？文法分析？都不会啊！我硬着头皮进去，好家伙，LL0文法，左递归处理，劝退劝退。罢了，我还是自己写吧。。。。

　　然后在我写这个的时候，又是十分纠结。本身JAVA也不太熟，写着写着也没底，很慌，万一折腾了好久是一个错的怎么办。（真的现在我都不晓得为什么不敢试错，怕浪费时间，明明搞别的有的没的的事情我又有的是时间。可能是想到大家都会都写完了只有自己不会着急吧。。。唉，我对自己也挺无语的）别的事情我都挺头铁的，一到学习我就畏畏缩缩，不敢尝试，害怕犯错。

　　想想写写改改，抱着准备重写的心态运行了一下，哎，可以运行呐。自己再看了一下自己的代码，当然可以运行啊！咱也不知道啥是递归下降，就用我这个吧，递归下降怎么说呢，终究是无缘吧！？？

　　后面我才发现原来有讨论区，原来讨论区有热心的同学通俗的分享了递归下降。

　　我写的也是递归下降，可能这次下降我没懂是啥意思，感觉就是个递归。但终究完成了作业。

　　然后不得不提我的无效作业了。

　　上个星期的星期天，我在写完其他步骤只剩格式检查的时候（我单独写了个格式检查），感觉轻松了许多，晚上我自己首先是测了指导书给的数据，没问题。然后又针对性地构造了一组复杂的数据，测了也没问题。

　　于是我第一次提交，21:22，wa了两个week点。慌了，又构造了好多数据，求助室友一起构造了数据，终于找到了原因。我格式检查的时候认为三角函数里只有x和sin，cos开头才不要加括号，没想到x地幂次方也不需要加括号，改了急急忙忙交了，21:45，week点还是有一个没过。

　　现在知道原来常数因子也可以不要加括号。。。。

　　唉，忙活了三天。现在觉得其实也没多复杂，不需要搞三天之久，可当时我改一点点就有bug，然后费尽心思找bug，所以搞了三天之久。当时感觉还挺有收获，终于对面向对象有了一定地了解。

　　没得机会和同学互测，没得机会检验自己的化简力度，没得机会拿到基本的作业分数。

　　怪我没认真看指导书。当时也是大概知道要做什么了，看到有同学在群里说 sin（-x） 不合法，要改成 sin（（-x）） ，便开始自己埋头苦写。

　　就挺失落的，直到现在我才敢（必须）再次打开我的idea看我的代码。

　　虽说以至少学到了知识分数不重要来安慰自己，可是各位谁不看重分数呢？谁不呢？

　　当时我都不想，也没有动力去继续学习java这门课了，再怎么在优化上面搞也得不会这次无效作业扣的分。

　　感谢助教和老师安慰了我，也感谢给我提供帮助室友同学们！

　　没得办法，都已经发生了，也只能通过改变自己得想法来继续前行，就很无奈。愿大家都不会遇到我这种情况（事实上应该也不会），学到知识的同时也能取得满意的成绩！