「BUAA OO」Unit1

 

一、作业分析

1. 第一次作业

 

　　第一次接触OO作业面对大段的表达式定义时，关于应该如何化简，自己其实并没有非常清晰的思路，甚至可以说是不知从何下手。在这样的情况下，我最终决定采用了课程组提供的官方包，选择使用预解析模式完成作业。

思路：

　　由题目，我们可以很容易地发现，输入的表达式经过解析后的形式为f1 op xxxx, f2 op xxxx,f3 op xxxx......fn op xxxx，故我们只需要将按此顺序进行运算，将化简后得到的fn输出即可。我在Main中创建了一个命名为expF的ArrayList来保存最新的fi（1<=i<=n），并建立了Parser类对读入的String进行解析，将解析出的op和运算项（v1、v2）传入Lexer；Lexer类对v1、v2进行判断，将其传入Exp或Term进行进一步解析，再根据op进行运算得到result。将计算得到的result保留在fi内。

 

类图：

框架非常丑非常尴尬，我自己也看不下去了。

代码复杂度分析

由于方法较多，在此仅列出红色的条目。

注：

    • ev(G)是基本复杂度，衡量非结构化程度，ev(G)高意味着难以模块化和维护。
    • iv(G)是模块设计复杂度，衡量模块之间的调用关系，iv(G)高意味着模块之间的耦合性高，难以隔离和复用。
    • v(G)是圈复杂度，衡量结构的复杂程度，v(G)是说明代码难以测试和维护。
    • CogC是认知复杂度，衡量代码的难以理解的程度，CogC高说明代码比较难以理解。

 

其中，Parser类的parser方法由于自己的规划十分杂乱，CogC极高，达到了46。Exp的sub和add方法也由于非结构化的设计，使得模块较难维护，ev(G)较高。

 

 

 

2. 第二次作业

 

 

　　相信大家也能感觉到，我的第一次作业完美地诠释了什么叫“面向过程”编程。没有对象，没有架构，只有想完成作业的满满求生欲。

　　于是，在第二次作业，yaj同学的漫漫重构之路开始了......

 

思路：

　　考虑了程序的层次性与可拓展性，我在第二次作业采用了递归下降法处理表达式的解析。通过利用形式化表述定义，我将表达式分成了三个层次：因子（f(x, y ,z)、sum、三角函数、变量x、数字）、项（乘除）、表达式（加减），这三种结构对应了三种对象。下面分别进行讨论对这些对象的解析：

  • 对于表达式的解析：表达式由项和加减符号组成，可以模仿上面对“项”的解析方法对步骤进行拆分：
    • 表达式的开头可以直接调用项的解析方法，若第一次解析出+/-号，则作为参数传入parserTerm()方法。
    • 解析完一个项，同样有两种可能：如果下一个字符是加减符号，那么读入这个符号并做处理，然后下一个符号一定是一个项。

否则，说明表达式的解析结束了。

  • 对于项的解析：项由因子和乘除符号组成，因此解析项分为下面几个部分：
    • 项的开头一定是一个因子，因此我们可以直接调用因子的解析方法，将任务交给“因子”类；若第一次解析出+/-号，则与传入的参数op进行整合后，将整合后的符号作为参数传入parserFactor()方法。
    • 因子后面跟着的字符有两种可能：乘除或其他符号。如果下一个字符是乘除符号，那么读入这个符号并做处理。此时跟在乘除号后面的一定还是一个项，回到第一步。

否则，说明这个项的解析已经结束了，后面的字符不再是这个项的内容（不可能是数字，否则会在前面一步解析），退出并返回构造好的项即可。

  • 对于因子的解析：
    • 若判断下一个字符为"("，则跳过此字符，然后再次调用parserExpr方法，返回解析后的表达式后，跳过字符")"；
    • 否则，若判断下一个部分为函数f/g/h，则将函数替换为对应表达式（细节：先替换x）后，再次使用parserExpr()方法对其进行化简；
    • 否则，若判断下一个部分为sum求和函数，则将函数替换为对应表达式。类似上一条的处理方法；
    • 否则，若判断下一个部分为三角函数sin、cos，将其部分传入对应类进行解析化简后返回；
    • 否则，若判断下一个字符为x，则继续解析是否为幂函数，将其套入Variable类进行解析（注：若指数为1，则返回值为1的Number类）；
    • 否则，下一个部分必为数字，进行数字的读取。

若传入的符号为"-"，使用一次Neg()方法。对因子的解析结束。

存储表达式的树状结构示意图：

 

 

　　类结构设计与图：

  1. 表达式的解析
    • Parser:对Lexer进行从Expr到Term再到Factor的递归下降解析。
    • Lexer:储存着输入的字符串，pos从0开始逐步解析。

 

   2. 表达式的存储

    • Expression ："表达式"，为一个或若干个 "项" 的组成。
    • Term ："项"，为数字、variable、expr、三角函数的组成。
    • Factor ：“因子”，对应表达式树的叶子节点：
      • Number ：数字常数，内部数据为一个 BigInteger ，支持加减/乘/幂/比较等运算。
      • Variable ：由变量 "x"和其指数组成。
      • Sin ：三角函数sin ，内部含有一个因子( Factor )和一个指数 。
      • Cos ：三角函数cos ，内部含有一个因子 ( Factor )和一个指数。
      • Expression ：子表达式（对应"表达式因子"），内部含有一个表达式 ( Expression )

这些类之间形成了一个有层次的树状结构

 

 

   3. 表达式的运算

    • Add ：进行加法运算。实例变量A、B分别为传入的表达式，输出result是进行加法后得到的结果expr（其中，细分为termAddterm、FactAddFact）。
    • Sub ：进行减法运算。实例变量A、B分别为传入的表达式，输出result是进行减法后得到的结果expr（其中，细分为termSubterm、FactSubFact）。
    • Mul ：进行乘法运算。实例变量A、B分别为传入的表达式，输出result是进行乘法后得到的结果expr（其中，细分为termMulterm、FactMulFact）。

 

 

代码复杂度分析

方法复杂度分析

同上，由于作业的类较多，方法数目也较多，所以 Method Metrics 生成的表格过长，无法在一屏内完整截图，故只展示总体情况与出现红色的条目。

 

总体来看，这次作业中整体的复杂程度和耦合程度还算正常，仅存在少数方法的指数超标。其中，parserFactor由于需要解析的因子的可能性比较多，含有较多的 if-else 分支，进行了较多的判断；MulFactor中由于需要进行因子的遍历，故ev(G）的值较高。

类复杂度

 

　　　　　总体基本符合高内聚低耦合，但是表达式解析parser类和"项" ( Term ) 类的圈复杂度仍然较高，可以进一步简化。

 

3. 第三次作业

由于在第二次作业中采用了递归下降的处理方法，本身已经能够处理多层嵌套表达式和函数调用的括号展开与化简，第三次在原有基础上的拓展较为轻松。

　　第三次作业的内容与结构与第二次基本相同，但经过研讨课上同学的经验分享和小组讨论，我将原有的Factor内的实例变量合并改进为【a*x**b*sin()**c*cos()**d】的形式(a、b、c、d均为数字)，处理时强化边解析边化简的思想，使其更加简洁易懂方便。

二、优缺点分析

优点

  1. 在表达式的存储上采用继承的方法
  2. 采用了递归下降法进行输入表达式的解析，使得程序具有良好的可拓展性
  3. 使用HashMap进行数据的管理
  4. 严格遵守"形式化表述"，层次清晰且不易出错

缺点

  1. 某些类与类之间存在高度的代码重复，暂时没有找到解决的办法
  2. 某些类的性能处理不佳，使用了许多if-else

 

三、Bug分析

在debug的过程中，我先使用简单的单个因子进行测试，再逐渐地增加表达式的复杂度进行测试。由于自己对正则表达式并不是很熟悉，最初写完作业degug的时候，发现很多pattern的写法有错误，调试的时候花了很长的时间。在对自定义函数进行replace替换时，会出现如f(y, x)，先将y替换为x，x再替换为x的情况，此时如果直接按原有顺序进行替换，会造成冲突。在请教同学后，我使用了无论何时都优先对x进行替换的方法，解决了此问题。

在对他人程序进行debug的过程中，由于我并不是很了解该如何写脚本进行测试，故更多地是自行构造数据进行测试。

 

四、心得体会

　　本单元的oo让我感受到自己还有很多需要提升的地方。在能力方面，对于JAVA语言的使用，我还并不是很熟悉，需要多加练习，去感受“面向对象”的思想；很多语法的用法和编程思想也需要我在课下花更多的时间去了解、去实践，才能写出更合理的架构，让自己的代码更具有良好的可拓展性。而在个人的习惯方面，我曾在第一次作业发布后，因不知从何下手而踌躇了几天，拖到最后实在没有想法才采用了官方包的预解析模式进行完成。在完成的过程中，自己才在一边敲打键盘的过程中，一边慢慢体会到了题目的用意，可最后只能感叹一句：“要知道这样我就早点开始了！” ——尽早地采取行动，是这几次作业带给我最大的经验教训。同时，如何平衡oo与其他课程之间的时间，对于我来说也是非常重要的一点。

　　希望在接下来的作业中，我能够继续加油，完成新的挑战~ 在此也非常感谢曾经给予我指点的助教和同学，你们的帮助对我非常非常重要。

 

posted @ 2022-03-26 15:42  Sternstunden  阅读(61)  评论(2)  编辑  收藏  举报