第一次Blog作业
一、前言
前三次作业的题目虽然题量一次比一次少，但题目的难度越来越难，所花的时间也越来越多。由于上学期学的c语言，这学期学Java，感觉两者有许多相同之处，也有许多不同之处，因此在用java编写程序时，代码就像新手一样写的不是很简洁。这三次作业都是自己花了很多时间做的，从一个不懂的小白到初步学到了一丁点皮毛。话不多说，下面对三次作业逐次分析其所用的知识点。
（1）第一次作业
1.计算两个数的和
算是入门级的题目了，首先写个import java.util.Scanner; 表示把util包下的Scanner类导入程序中，然后通过new Scanner(Sysem.in)创建一个Scanner对象，这样就能从键盘输入字符或者数字了，用nextInt()方法定义整形数，类似学习到nextFloat()、nextDouble()处理浮点型，next()、nextLine()定义字符型，最后用System.out.println进行输出，其中println和print的区别一个为换行输出，一个为不换行输出。
2.电话键盘字母数字转换
此题就涉及到字符与数字之间的关系了，通过借鉴别人的经验，学习到定义单个字符可以用next().charAt(0);利用if-else嵌套判断语句对字符和数字之间的关系进行转化。
3.成绩分级管理
与上面的2类似，同样考察的是判断语句的使用。
4.计算税率
与上面的2、3类似，考察的是判断语句的使用。
5.计算钱币
考察的是算数运算符+-*/%的使用，其中%表示求余数。
6.使用一维数组求平均值
此题考察的是数组的运用，定义一个整形数组int[] array = new int[]，后面[]中表示数组中元素的个数。
7.对多个整数进行排序
考察数组的创建、排序算法的使用，结合上学期c语言的经验，可以用冒泡排序，选择排序等对数字大小进行排序。
8.判断三角形类型
考察判断语句的使用。
（2）第二次作业
1.IP地址转换
考察的是二进制字符与十进制数的转化，这里我用了substring()分割字符串得到字符串，然后再对子字符串进行处理转化为十进制数。
2.合并两个有序数组为新的有序数组
考察的是数组的相关知识，合并可以用第三个数组表示，再对第三个数组进行排序处理。
3.判断闰年及星期几
考察的是闰年的判定算法，这在c语言中也经常出现，主要利用if语句判断数据的合法性，判断闰年和平年等。
4.求下一天
与3类似，主要考察算法的应用。
5.求前N天
与3、4类似，考察算法。
（3）第三次作业
1.创建账户类Account
考察类与对象的关系，对类的属性进行调用，对类中的额方法进行调用，这里涉及到了时间的创建，用了LocalDate类型，同时保留两位小数可以用String.format()方法。
2.定义日期类
与1类似，考察了类的创建，对类进行处理，这里还借用了第二次作业中的4的算法，将求下一天设置为类的一个方法，随后根据输入数据的合法性进行相应的输出。
3.一元多项式求导
这道题是这三次作业中最难的，主要考察的是字符串的处理（split()方法分割字符串，replaceAll()、replaceFirst()方法替换字符串中的字符，StringBuffer()方法对多个字符串进行连接处理，valueOf()进行数字到字符串的转化），用到了正则表达式对数据的判断（matches()匹配字符串，Pattern和Mattern类中group()方法对字符串分批处理），用到了大数BigInteger()方法，用到了存数据的linkedList()方法。
二、设计与分析
主要对第一次作业中的8和第二次作业中的4、5和第三次作业中的2、3进行设计分析。
1.判断三角形类型
我的代码是直接使用if-else直接判定三角形三边的关系并输出相应的结果，对应分析报告如下：
不难看出，最高复杂度很高达到了26，属于垃圾代码了。于是多新建了个方法用于判断数据的合法性，发现最高复杂度降成了21，依然是垃圾代码。暂时还没想到更高级的方法让复杂度降的更低。
2.求下一天
由于这道题也是用了挺多的if-else语句，使得提交的源码最高复杂度到了34，如下图：
判断年份是否为闰年代码：
public static boolean isLeapYear(int year) { if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) return true; else return false; }
判断数据合法性代码：
public static boolean checkInputValidity(int year,int month,int day) { if (year >= 1820 && year <= 2020 && month >= 1 && month <= 12 && day >= 1 && day <= 31) { if (month == 2) { if (isLeapYear(year) == true) { if (day <= 29 && day >= 1) return true; else return false; } if (isLeapYear(year) == false) { if (day <= 28 && day >= 1) return true; else return false; } } else if (month == 1 || month == 3 || month == 5 || month == 7 || month == 8 || month == 10 || month == 12) { if (day <= 31 && day >= 1) return true; else return false; } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) { if (day <= 30 && day >= 1) return true; else return false; } else return false; } return false; }
发现 else if (month == 1 || month == 3 || month == 5 || month == 7 || month == 8 || month == 10 || month == 12) 这段是没意义的，数据肯定是正常的，可以删去。
同时 day >= 1在每个if语句中也是多余的，因为大前提就是day >= 1。这段代码复杂度为34。
改进 ：
public static boolean checkInputValidity(int year,int month,int day) { if (year >= 1820 && year <= 2020 && month >= 1 && month <= 12 && day >= 1 && day <= 31) { if (month == 2) { if (isLeapYear(year) == true) { if (day <= 29) return true; } if (isLeapYear(year) == false) { if (day <= 28) return true; } } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) { if (day <= 30) return true; } else if (month == 1 || month == 3 || month == 5 || month == 7 || month == 8 || month == 10 || month == 12) { return true; } else { return false; } } return false; }
发现复杂度降低到了25！
求下一天代码：
public static void nextDate(int year,int month,int day) { day = day + 1; if (month == 2) { if (isLeapYear(year) == true) { if (day > 29) { month = month + 1; day = day - 29; } } if (isLeapYear(year) == false) { if (day > 28) { month = month + 1; day = day - 28; } } } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) { if (day > 30) { month = month + 1; day = day - 30; } } else { if (day > 31) { month = month + 1; day = day - 31; } } if (month > 12) { month = month - 12; year = year + 1; } System.out.println("Next date is:" + year + "-" + month + "-" + day); }
尽管复杂度较高，但依现在的经验来看，个人还是觉得用if-else语句比较直观的判断数据，比较适合初学if-else语句的人，通俗易懂。
3.求前N天
由于该题与 2.求下一天 几近相似，都是用了大量的if-else语句对数据进行处理，就是其中某一个算法不一样，所以这题跟上一题的复杂度都很高。
4.定义日期类
先看分析报告：
报告显示，复杂度最高到了25，这是由于算法检验数据的合法性用了 2.求下一天 中的某个类似算法(使用了大量if-else检验数据)，导致这部分模块的复杂度也很高，求下一天也是利用 2.求下一天 中的求下一天方法进行数据处理，复杂度也较高。
再看类图：
类图就比较清晰的显示了整个结构框架。
5.一元多项式求导
因为这道题花了很多时间去构思算法和学习新方法，没时间去构思类的设计，所以类就只设定了一个检验函数的类，比较潦草。
用正则表达式检验表达式合法性的代码：
return function.matches("(([+]*[-]*[x])|([+]*[-]*[x][\\^][+]*[-]*[1-9][0-9]*)|([+]*[-]*[1-9][0-9]*[*][x])|([+]*[-]*[1-9][0-9]*[*][x][\\^][+]*[-]*[1-9][0-9]*)|([+]*[-]*[0])|([+]*[-]*[1-9][0-9]*))*");
匹配函数表达式每项的变量项和常数项的正则表达式：[-]*[+]*([1-9]+[0-9]*)*[*]*[x]([\\^][-]*[+]*)*([1-9]+[0-9]*)*|[-]*[+]*[0-9]*。
分析报告：
其中求导算法的复杂度较高，用了大量的if-else匹配各种情况，例如指数为1，x^不输出，系数为1，1*不输出等情况。
小分析：
经过上面复杂度的测试可以看出，if-else语句容易使复杂度变大，同时类与方法的不合理设计也会增加程序的复杂度。类图可以清楚的显示各个部分框架的信息，比较适合写代码前的设计，因此，以后写代码可以先做个类图，然后再对类中的各个部分进行具体操作。
三、踩坑心得
1.判断三角形类型
该题存在一个坑，题目要求的是实型数，那么如果用float型的话，当输入其中两个数的小数位超过8位时，比如3.111111111（9个1）和3.1111111111（10个1）和 3.11111111111（11个1），那么输出结果会是等边三角形，而不是普通三角形（实际情况下的结果），用double型会出现同样的问题。
2.判断闰年及星期几
这里有个public static int numOfDays(int year,int month ,int day) ;返回天数的方法。在求月份日期的天数时，起初我想直接进行闰年判断，然后在对数据进行加减乘除，如设置1月共31天，2月共31+29天......闰年7月19，那么这一年的天数为前6个月的天数加上7月的19天，这样就显得很没有逻辑性，只有答案，没有过程，后来用了数组存每个月的天数，然后再用循环对天数进行输出，就显得比较有条理性了。
部分代码展示：
int[] array1 = {31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30}; int[] array2 = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30}; for (i = 0;i < (month-1);i ++) { //计算月份天数 if (isLeapYear(year) == true) sum = sum + array1[i]; else sum = sum + array2[i]; } sum = sum + day;
3.一元多项式求导
在阅读完指导书后，意外发现有个很大的数（20位），超过了double类型的范围，于是网上查资料，偶然发现BigInteger()类型的可以存无数位的数，但是在用BigInteger定义的变量时，用了 +-*/等运算符直接对变量进运算时，报错：
原来BigInteger里面是不能直接用运算符+之类的进行运算的，而是要用add之类的进行运算。
此外，这里题目的测试点10是个坑，变量项求导后得常数项并且是个正数的话，那么这个正数就不能带+号，由下图：
按照实际情况的话，输出结果应该是9*x^2-2+4-198*x，而不是9*x^2-24-198*x，但是能过测试点10的就是后一个答案9*x^2-24-198*x。
四、改进建议
1.判断三角形类型
该题可以进行优化，比如选定更高精度的double型数据，或者设定好输入数据的范围，让这个代码更加符合java的规则同时也符合现实情况
2.IP地址转化
在这里，原提交的代码中，我用了一个for语句，对字符串中的每个字符先进行判断然后进行转化处理，显得比较呆，后来发现有个更简单的方法Integer.parseInt()可以直接将字符串进行转化，结合现在对正则表达式的使用，可以使代码更简洁。
完整代码：
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner input = new Scanner(System.in);
String str = input.nextLine();
if (str.matches("[0-1]{32}") == true) {
String str1 = str.substring(0,8);
String str2 = str.substring(8,16);
String str3 = str.substring(16,24);
String str4 = str.substring(24,32);
int num1 = Integer.parseInt(str1,2);
int num2 = Integer.parseInt(str2,2);
int num3 = Integer.parseInt(str3,2);
int num4 = Integer.parseInt(str4,2);
System.out.println(num1+"."+num2+"."+num3+"."+num4);
}
else {
System.out.println("Wrong Format");
}
}
}
最大复杂度瞬间从原垃圾代码的21降到了现在的3！
3.一元多项式求导
要想改进编码的话，那就是把函数独做一个类，然后求导是个算法，检验函数合法性也是个算法。把常数项和变量项又单独成一个类，其属性分别为系数、指数和常数，这样整个编码就显得比较有框架，条理性更强。
五、总结
经过这三次作业，学到了很多东西（数据类型的定义，类的创建及属性和类中方法的调用，各种方法的使用），关于类的创建，如果用private去修饰一个变量，那么可以用setter方法去设置该变量的值，然后在用getter方法去调用该变量的值。其中求导那道题比较的让我有大的收获，因为这道题学到了很多新东西，关于字符串处理的String.matches()、replaceAll()、replaceFirst()、split()方法，正则表达式中的Pattern()、Mattern()类中的compile()、matcher()、find()、group()方法让我对正则表达式有所进一步了解。关于链表linkedList()的使用，增加成员用add()，获取某个成员用get()。还有大数BigInteger()的使用，不能简单用算术运算符+-*/对数据进行相应的运算，如果是加要用add(），减用subtract()，乘用multiply()，除用divide()，两个大数相比要用compareTo()。
关于学习，在类的方面还不够了解，比如这道导数题，想不到应该怎么创建各种类（变量项的类，常量项的类，表达式的类等）来搭配各自间的关系，因此，在类的方面，还需要加大练习，同时也要加大各种框架的构建。关于作业、实验，个人觉得还行，渐循渐进，利用知识的消化吸收。课程部分采用线上线下组合的形式，同时设置几道线上互测，通过认真阅读别人的代码能给自己带来启发，提高自己的算法能力。
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