##面向对象程序设计——PTA作业集4-6Blog总结

一、先导

对于数字电路模拟程序设计，解析、仿真多级数字逻辑电路，支持基础逻辑门与子电路复用电路，以及相关的数据结构，常见的错误判定，我得到了一些深刻的了解：

1. 基础语法的字符串处理，循环分支异常捕获；
2. 集合框架的构建的相关集合工具（如List）的用法；
3. 面向对象的核心（接口，抽象类，继承多态），都有了相关的一些掌握；
4. 正则与语法解析，流程和算法；
5. 内部类与实体封装；

Complexity Metrics（复杂度分析）

因为下面要用到复杂度分析，所以先在此给出一些相关概念。

我们需要使用的主要是方法和类的复杂度分析。

方法的复杂度分析主要基于循环复杂度的计算。循环复杂度是一种表示程序复杂度的软件度量，由程序流程图中的“基础路径”数量得来。

下面我将从程序结构，公测、互测以及bug分析几个方面来总结我第一单元的三次作业。

二、第四次作业（PTA作业集4）

2.1作业要求

数字电路是一种处理离散信号的电子电路。电路中包含与门、或门、非门、异或门、同或门五种元件。用A、O、N、X、Y 分别用作与门、或门、非门、异或门、同或门五种元件的元件标识符。电路中的每个与门、或门用“标识符(输入引脚数)+编号”作为其元件名。
请编程实现数字电路模拟程序

2.2实现方式

全部使用静态全局 ArrayList存储电路所有数据，线性遍历完成解析、信号迭代仿真、分组排序输出：

1. 读取并解析顶层 INPUT 初始信号；
2. 读取所有导线语句 [源 目标1 目标2]；
3. createNewGate () 创建逻辑门；
4. 迭代仿真信号传导（核心 while 循环）；
5. 分组、冒泡排序、打印结果；

2.3代码规模

第四次作业代码规模如下图

2.4类图

第一次作业类图如下，其中Main是主类：

2.5复杂度分析

第一次作业的复杂度分析如下：

2.6Bug分析

2.6.1公测

• 输入语法类 Bug：INPUT 行格式异常：INPUT:a b-1 某信号缺少-数值，分割数组长度不足 2，Integer.parseInt 直接抛异常崩溃，无容错判断。
• 边界输入 Bug：多路与 / 或门A(1)1仅 1 个输入引脚，逻辑计算无异常，但不符合电路常识，无校验。

2.6.2互测

让同学测试了我的代码，主要问题如下：

• 存储架构缺陷 Bug：信号查询、门查找全是线性遍历，数据量大时效率极低；无 HashMap 映射缓存，重复遍历冗余。
• 字符串解析隐性 Bug：分割字符串使用单空格分割，多连续空格、制表符分割后产生空字符串元素，未过滤。

2.6.3测试方法

• 边界值测试法：极值边界超多输入多路门、数十级串联电路；非法数值边界输入电平 2/-5、引脚号 0/999 超范围。
• 静态走查：互测阶段逐段核对 ArrayList 下标绑定、循环终止条件、字符串截取逻辑；

三、第五次作业（PTA作业集5）

3.1作业要求

新增带控制引脚元件：三态门、译码器、数据选择器、分配器，支持多输入多输出元件,解析自定义电路描述文本，仿真 9 类数字元件电平运算，迭代传导信号至电路稳态，按指定规则格式化输出所有有效元件运算结果。

3.2实现方法

抽象Component做父类，用 Map 存储信号电平、引脚驱动关系，字符串正则提取括号参数、截取元件编号、分割引脚标识，完成元件名称、引脚号拆分。

3.3代码规模

第五次作业的代码规模如下：

3.4类图

第五次作业类图如下：

3.5复杂度分析

第五次作业的复杂度分析如下：

3.6Bug分析

3.6.1公测

• 输出展示缺陷：失效元件直接隐藏输出，无法区分是解析失败还是引脚信号不全；
• 电路规则校验缺失：未检测同一输入引脚多条导线驱动冲突，后覆盖前值，逻辑结果错误无提示；
• 缺少异常捕获，数字转换直接崩溃；

3.6.2互测

• 让同学测试了我的代码，主要问题如下：
• 架构与存储缺陷：全局静态容器耦合高，大数据量效率低；无缓存 Map 优化；
• 引脚校验逻辑漏洞：仅校验输入控制引脚是否存在源，滞后更新会导致计算出错；
• 内存复用问题：无分区隔离，同名顶层信号与元件引脚会互相覆盖；

3.6.3测试方法

• 功能用例测试：基础门、三态门、译码器、选择器、分配器单电路用例；多级串联组合电路；畸形非法输入用例，验证运算、解析、输出正确性；
• 边界值测试：最小 1 控制端器件、最大多路译码 / 分配器；引脚全部悬空、仅单路有效输入；0/1 边界电平、超长串联电路；
• 对比校验测试：逻辑计算类 Bug；

四、第六次作业（PTA作业集6）

4.1作业要求

4.2实现方法

4.3代码规模

第六次作业的代码规模如下：

4.4类图

第六次作业类图如下：

4.5复杂度分析

第六次作业的复杂度分析如下：

4.6Bug分析

4.6.1公测

• 超长输入文本、大量连线导致信号循环更新超时、结果偏移；
• 偶现稳态无法收敛、死循环（极端输入下 changed 持续 true）；

4.6.2互测

• 工厂模式实现不规范、开闭原则破坏；
• 重复引脚冲突校验未去重，路径前缀拼接遗漏，嵌套输出名称错误；

4.6.3测试方法

• 边界值：3 层以上嵌套子电路、一条连线数十个目标引脚、无限引脚与门；
• 异常用例：重复驱动引脚、非法连线、空输入；

五、踩坑心得与错误集锦

本次电路模拟器采用工厂模式开发，踩坑颇多：迭代直接修改信号网导致多层子电路计算出错；输出路径拼接遗漏前缀；连线同引脚误判冲突；GateInfo 封装差，工厂 switch 违反开闭原则，多层嵌套用例大量失准，后续需用临时信号表、完善参数封装。

六、收获总结

本次完成逻辑电路模拟器，运用简单工厂与组合模式实现门电路、嵌套子电路。开发中踩坑众多，迭代直接修改信号网络造成多层子电路计算偏差，输出路径拼接出错。通过修复临时信号存储、完善路径拼接、规范参数封装加深对设计模式理解，学会分层排查逻辑缺陷，提升边界用例测试意识。

七、改进建议

对于Java面向对象程序设计，我认为这门课多在于学生的主观能动性，课上老师提供的是一个方向与思路，给你一些新的知识点的先导，后续掌握知识的过程需要学生本人去主动探索和学习，但对于现在的学生来说，他们会持续迷茫，缺少自律性和更加注重享受快乐的即时性，对于作业集的难度加大，大部分学生的能力远不能够去自我完成，所以我觉得在网课上可以再深入讲解，题目上有个循序渐进的过程，以及在写题目之前能够将该题目所需的知识点写出来，便于掌握能力去解决。对于平时，我觉得可以出点简单测试如线上考试那种，可以巩固知识点。