杨龙升三次大作业总结

前言
这几次大作业从设计简单的角色类开始，逐步深入到复杂的电路模拟系统。每道题目都要求运用面向对象的设计原则，合理设计类结构，并通过代码实现相应的功能。通过这些题目，不仅加深了我对面向对象编程的理解，也锻炼了分析问题和解决问题的能力。
设计与分析
题目一：校园角色类设计-1
该题需要设计一个角色类系统，包含学生和员工等不同角色。这个题目主要考察对面向对象设计原则的理解，尤其是类的继承和多态性。
在设计过程中，我首先创建了一个基类 Role，它包含了角色的基本属性和方法。然后，我通过继承创建了 Student 和 Employee 类，后者又进一步分为 Faculty 和 Staff。这种设计使得代码结构清晰，易于扩展。
类图分析

Role 类
作为基类，定义了通用属性 name 和 age。
提供 show() 方法，用于显示角色信息。
Student 类
继承自 Role，增加了 id 和 classname 属性。
重写 show() 方法，展示学生特定信息。
Employee 类
继承自 Role，增加了 id、year、month 和 day 属性。
重写 show() 方法，展示员工特定信息。
Faculty 和 Staff 类
继承自 Employee，增加了 title 属性。
各自重写 show() 方法，展示各自的特定信息。
设计心得
通过继承，实现了代码复用和扩展性。
各类通过重写 show() 方法，实现多态性。
题目二：设计一个学生类和它的一个子类——本科生类
该题是对第一题的扩展，要求创建一个学生类和一个本科生类。这道题目进一步考察了对继承和方法重写的理解。
在实现过程中，我创建了一个基类 Student，包含姓名和年龄两个属性。然后，创建了一个子类 Undergraduate，增加了一个专业属性。在 Undergraduate 类中，我重写了 show() 方法，以输出更多的信息。
类图分析

Student 类
包含基本属性 name 和 age。
提供 show() 方法用于显示学生信息。
Undergraduate 类
继承自 Student，增加了 major 属性。
重写 show() 方法，展示本科生特定信息。
设计心得
继承结构简单，适合表示基本的学生信息。
为不同类型学生的扩展提供了灵活性。
题目三：答题判题程序-4
本题要求设计一个答题判题系统，这是一道相对复杂的题目，涉及多种题型的处理和答案判定。为了实现这一功能，我设计了多个类，分别负责题目管理、试卷管理、学生信息管理和答卷判定。
在实现过程中，我使用了抽象类来定义题目的基本行为，然后通过具体类实现不同题型的判定逻辑。这样设计不仅提高了代码的可读性，也增强了系统的灵活性。
类图分析

Paper 类
管理试卷信息，包含问题的集合 questions。
提供方法计算总分和获取问题列表。
Question 类及其子类
Question 类：
基础类，定义问题的基本属性和方法。
NormalQuestion：
继承自 Question，表示普通问题。
MultipleChoiceQuestion：
增加 correctAnswers 属性，用于存储正确答案。
FillInTheBlankQuestion：
增加 possibleAnswers 属性，用于存储可能的答案。
Student 和 AnswerSheet 类
Student：管理学生基本信息。
AnswerSheet：关联学生和试卷，记录学生的答案。
InputHandler 和 OutputHandler 类：
处理输入和输出，管理数据流。
设计心得
使用集合和映射结构，便于管理复杂关系。
通过继承和多态，灵活处理不同类型的问题。
题目四：家居强电电路模拟程序-1
第四题要求模拟一个智能家居电路系统，涉及多种设备的状态和行为模拟。这道题目考察了对面向对象设计和电路模拟的理解。
在实现过程中，我设计了多个类，分别负责设备管理、电路管理和状态输出。通过使用面向对象的设计原则，我能够有效地组织代码，模拟复杂的电路行为。
类图分析

Device 类
定义设备的基本属性和方法。
作为所有设备的基础类。
ControlDevice 类及其子类
ControlDevice：
继承自 Device，增加控制功能。
SwitchDevice：
增加状态管理，控制开关状态。
StepSpeedController 和 ContinuousSpeedController：
用于不同类型的速度控制。
具体设备类
IncandescentLamp 和 CeilingFan，继承自 ControlDevice，增加设备特定属性。
DeviceFactory 和 CommandHandler，用于设备创建和命令处理。
设计心得
设备控制通过继承实现，便于扩展。
设计模式清晰，职责分明，易于维护。
题目五： 家居强电电路模拟程序-2
该题是对前一题的扩展，增加了电阻和并联电路的处理。这道题进一步考察了对电路模拟的理解和复杂系统的设计能力。
在实现过程中，我增加了对电阻的处理，并设计了并联电路类，以模拟更复杂的电路行为。通过这种设计，我能够在不改变原有代码结构的情况下，扩展系统功能。
类图分析

CircuitDevice 类
定义电路设备的基本属性和方法。
作为所有电路设备的基础类。
ControlDevice 类及其子类
ControlDevice：
继承自 CircuitDevice，增加控制功能。
Switch、StepRegulator 和 ContinuousRegulator：
用于不同类型的控制。
具体设备类
IncandescentLight 和 CeilingFan，继承自 ControlDevice，增加设备特定属性。
Circuit 类
管理电路设备集合，支持串联和并联电路。
提供方法添加设备、处理输入和模拟电路。
设计心得
通过组合和继承，灵活管理复杂电路系统。
使用集合管理设备，便于扩展和维护。
采坑心得
在完成这些题目时，我遇到了一些问题和挑战，下面是我在解决过程中积累的一些经验和心得。
问题一：类设计不合理
在最初设计角色类时，我没有充分考虑角色之间的继承关系，导致代码重复和不易扩展。在重构代码时，我引入了基类 Role，并通过继承实现不同角色的特定功能。这种设计不仅减少了代码重复，也提高了系统的可扩展性。
例如，在初版代码中，我为每个角色都单独实现了姓名和年龄属性，这导致代码重复且难以维护。通过引入基类 Role，我将这些公共属性提取到基类中，子类只需关注特定的功能实现。这样的设计不仅提高了代码的可读性，也便于后期的功能扩展。
问题二：方法重写的使用
在实现学生和本科生类时，我遇到了方法重写的问题。由于对方法重写的理解不够深刻，我在子类中没有正确实现 show() 方法，导致输出信息不完整。通过查阅资料和实验，我逐渐掌握了方法重写的技巧，并成功解决了这个问题。
具体来说，我最初在 Undergraduate 类中没有调用父类的 show() 方法，导致输出中缺少了姓名和年龄信息。在学习了方法重写的原理后，我通过 super 关键字调用了父类的方法，确保输出中包含所有必要的信息。
问题三：复杂系统的设计
在实现答题判题系统时，我一度陷入了复杂的设计中。由于系统涉及多个模块和类，我在设计时没有充分考虑模块之间的关系，导致代码难以维护。在重构过程中，我引入了抽象类，以定义模块的基本行为，并通过具体类实现不同的功能。这种设计不仅提高了代码的可读性，也增强了系统的灵活性。
在初版代码中，我将所有题型的判定逻辑混杂在一起，导致代码冗长且难以理解。在重构时，我通过抽象类 Question 定义题目的基本行为，并通过具体类实现不同题型的判定逻辑。这种设计不仅使代码结构更加清晰，也便于后期的功能扩展。
问题四：电路模拟的实现
在实现智能家居电路模拟时，我对电路模拟的理解不够深入，导致模拟结果不准确。在查阅相关资料后，我了解到电路模拟的基本原理，并通过设计合理的类结构，成功实现了电路模拟。
例如，在初版代码中，我没有考虑电阻对电路的影响，导致模拟结果不符合实际。在学习了电路模拟的基本原理后，我在设备类中增加了电阻属性，并在计算电压时考虑了电阻的影响。这样的设计不仅提高了模拟的准确性，也增强了系统的灵活性。
问题五：并联电路的处理
在实现并联电路时，我遇到了电流分配的问题。由于对并联电路的理解不够深入，我在计算电流分配时遇到了困难。通过查阅资料和实验，我逐渐掌握了并联电路的计算方法，并成功实现了并联电路的模拟。
具体来说，我在初版代码中没有正确计算并联电路中的电流分配，导致模拟结果不准确。在学习了并联电路的基本原理后，我通过增加 ParallelCircuit 类，实现了并联电路的正确模拟。这样的设计不仅提高了模拟的准确性，也便于后期的功能扩展。
改进建议
在完成这些题目后，我对代码的改进有以下几点建议：
一：优化类设计
在设计类结构时，可以通过引入更多的抽象类和接口，以提高代码的可扩展性和可维护性。通过合理的类设计，我们可以减少代码重复，提高系统的灵活性。
例如，在答题判题系统中，可以通过引入接口 Judgeable，定义判题的基本行为，并通过具体类实现不同题型的判定逻辑。这种设计不仅提高了代码的可读性，也便于后期的功能扩展。
二：引入设计模式
在设计复杂系统时，可以引入设计模式，以提高代码的可读性和可维护性。通过合理使用设计模式，可以更好地组织代码，增强系统的灵活性。
例如，在角色类设计中，可以引入工厂模式，以简化对象的创建过程。通过工厂模式，我们可以将对象的创建与使用分离，提高系统的灵活性和可维护性。
三：优化算法和数据结构
在实现复杂计算时，可以通过优化算法和数据结构，以提高系统的性能。通过合理选择算法和数据结构，我们可以减少计算时间，提高系统的效率。
例如，在答题判题系统中，我们可以通过使用哈希表存储题目信息，以提高查找效率。通过优化数据结构，我们可以显著提高系统的性能。
总结
通过完成这三次大作业，我不仅提高了编程技能，还加深了对面向对象设计、继承、多态、数据处理和电路模拟等知识的理解。在完成这些题目时，我遇到了一些问题和挑战，但通过查阅资料和实验，我逐渐掌握了解决问题的方法。
在未来的学习中，我将继续深入研究面向对象设计和复杂系统的实现，以提高自己的编程能力。
通过这次学习，我深刻体会到编程能力的重要性，也认识到不断学习和实践的重要性。在未来的学习中，我将继续努力，不断提高自己的编程技能，为实现更复杂的系统打下坚实的基础。
在作业的设计中，我觉得可以多添加些详细的测试用例和提示，以降低编码难度，便于取得更高的分数和提示大概方向，从而更深入的学习。