OO1-3次课下作业总结
OO第一单元总结
整体总结
OO课程的第一单元作业主题是第1到3次作业，内容是尽可能多的拆括号并化简表达式。我在假期里并没有预习任何面向对象的知识，也没有学习git等工具的使用，更没有配置IDEA、eclipse等编辑器的Java环境，在刚开学就近乎于期末的高压下，我这三周过的很痛苦，但是也收获了非常多的知识和面向对象编程的思想和方法。在第一周，我主要是进行配置环境，学习git的使用，pre2前三个task的学习，但是由于我对时间规划的不合理，我并没有及时完成第一周的作业，中测有3个测试点没有过，而且用了很多的static函数，更像是在完成一个面向过程的编程任务。在第二周，我在同学的帮助下，理解了递归下降的拆括号方法，还在强生同学的帮助下，认识了Hashmap容器，成为了我第二次作业基本项的一部分。第二周是最痛苦的，因为我第一周的作业基本上是面向过程，所以我第二周必须要重构代码，在递归下降的返回值问题上，我思考了很久，最后也是在同学的帮助下，把返回改成void类型，对我递归下降的思路帮助很大。在第一周和第二周，我把pre2和pre3前四个task做完了，学习了正则表达式等知识，在我重构代码的过程中，我感受到了面向对象编程的魅力所在——不需要重复造轮子，大大减少了代码量。由于我在第二周对代码进行了重构，并且支持多层括号的拆分，在第三周的作业中我需要改动的部分比较少，因此对我来说第三周是比较轻松的。在对自定义函数和三角函数内部进行迭代之后，代码总体上可以正常运行。总结一下，OO课程在第一个月就让我压力报表，但是我学到的知识确实值得我付出的努力和艰辛。
个人架构分析
我采用了递归下降的方法，一个Expr由多个Term加减得到，一个Term由多个Expr相乘得到，经过自定义函数替换、求和函数替换、去空白符、拆乘方、去前导零、化简连续加减等预处理之后，表达式作为一个Expr传入，把它拆分成多个Term相加。此时需要判断Term是否为最小项（常数、x、sin()、cos()），如果不是最小项，则需要把这个Term拆分成多个Expr相乘；如果是最小项，则需要把这个Term转化为一个基本项，储存在Term的Variables属性里。每一个Expr和Term都有一个ArrayList
对此设计我们也可以进行一些优化，比如我们可以在把最终的Variables翻译成表达式之前进行合并同类项操作，这样可以缩短表达式长度。在第三次作业中题目要求化简三角函数括号里的表达式因子，我们可以遍历得到的表达式，把所有三角函数内部的表达式因子以同样的方法进行化简。我很还可以利用sin(x)2+cos(x)2=1的性质，把所有的cos(x)2转化成1-sin()2，这样也有利于化简。同理也可以使用二倍角公式等三角函数知识进行化简，在这里不再赘述。化简的方法有很多，只要肯花时间一定能拿到很高的性能分。在我的代码中仅仅做到了合并同类项这一步。
类图描述
在实现过程中，我使用Factor接口作为Term，Expr和Variable这三个大类的统一接口，目的是可以用一个ArrayList将不同类的数据集中起来，方便处理。Custom类是用来替换自定义函数的类。我处理sum函数的方式是在Mainclass里用static函数处理。
优点：类数量比较少，思路更加清晰。
缺点：使用大量的static函数，整体结构不够精巧，面向过程痕迹比较重。
度量分析
| Complexity metrics | ||||
|---|---|---|---|---|
| Method | CogC | ev(G) | iv(G) | v(G) |
| Custom.Custom(String) | 1 | 1 | 2 | 2 |
| Custom.getName() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Custom.getValue() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Custom.getVars() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Expr.Expr(String) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Expr.calVariables() | 1 | 1 | 2 | 2 |
| Expr.findNextAddOrSub(String) | 9 | 3 | 7 | 9 |
| Expr.getFinalvalue() | 41 | 10 | 14 | 17 |
| Expr.getTerms() | 11 | 1 | 9 | 11 |
| Expr.getVariables() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Expr.merge(ArrayList |
7 | 1 | 6 | 6 |
| Expr.removeAddOrSub(String) | 13 | 1 | 8 | 11 |
| Mainclass.calfinaladdstr(String, int) | 7 | 1 | 1 | 4 |
| Mainclass.findNextComma(String) | 6 | 5 | 5 | 6 |
| Mainclass.findbracket(String) | 6 | 3 | 3 | 5 |
| Mainclass.findinversebracket(String) | 6 | 3 | 3 | 5 |
| Mainclass.getParas(String) | 6 | 1 | 6 | 6 |
| Mainclass.main(String[]) | 1 | 1 | 2 | 2 |
| Mainclass.needcontinue(String, int) | 7 | 2 | 7 | 8 |
| Mainclass.pre1(String) | 2 | 1 | 3 | 3 |
| Mainclass.pre2(String) | 26 | 6 | 11 | 11 |
| Mainclass.replaceAllCustoms(String, ArrayList |
1 | 1 | 2 | 2 |
| Mainclass.replaceCustom(String, ArrayList |
42 | 8 | 14 | 14 |
| Mainclass.replaceSum(String) | 17 | 1 | 6 | 8 |
| Mainclass.replacetrig(String) | 7 | 3 | 3 | 3 |
| Term.Term(String) | 2 | 1 | 2 | 3 |
| Term.calVariables() | 7 | 1 | 5 | 5 |
| Term.findNextMulti(String) | 7 | 3 | 4 | 6 |
| Term.findinversebracket(String) | 6 | 3 | 3 | 5 |
| Term.getExpr() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Term.getExprs() | 11 | 1 | 6 | 7 |
| Term.getFinalvalue() | 39 | 10 | 12 | 15 |
| Term.getSignal() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Term.getVariable() | 14 | 1 | 9 | 10 |
| Term.getVariables() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Term.isMininum() | 6 | 4 | 5 | 6 |
| Term.merge(ArrayList |
7 | 1 | 6 | 6 |
| Term.multiVariable(Variable, Variable) | 4 | 1 | 5 | 5 |
| Term.multiVariables(ArrayList |
3 | 1 | 3 | 3 |
| Term.setExpr(String) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Term.setSignal(boolean) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.addcos(String, int) | 2 | 1 | 2 | 2 |
| Variable.addsin(String, int) | 2 | 1 | 2 | 2 |
| Variable.getCoefficient() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.getCoss() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.getExponent() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.getSins() | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.setCoefficient(BigInteger) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.setCoss(HashMap<String, Integer>) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.setExponent(int) | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Variable.setSins(HashMap<String, Integer>) | 0 | 1 | 1 | 1 |
在这里我们可以看见，Cogc值比较高的方法集中在对表达式的预处理和Variables的翻译过程，这两个部分都是进行了字符串和类的形式转换，所需工作量比较大。
| Class | OCavg | OCmax | WMC |
|---|---|---|---|
| Custom | 1.25 | 2 | 5 |
| Expr | 5.25 | 16 | 42 |
| Mainclass | 4.85 | 12 | 63 |
| Term | 4.25 | 15 | 68 |
| Variable | 1.2 | 2 | 12 |
个人bug总结
第一次作业：由于我的第一次作业没有通过中测，出现的bug比较多，在这里我总结出比较严重的一个bug——系数应该使用BigInteger类型存储，我使用的是int类型，导致第七个数据点溢出。
第二次作业：由于我在第二次作业重构了代码，因此出现的bug也比较多。一、在Expr的Variables翻译成表达式字符串时，若某一项系数为0，我会在原有基础上补充一个空字符串。但是我在判断首位是否为正好时，使用了indexof(0)，导致空串数据越界。这个bug出现频率很高，被很多人hack到了。二、在提取项中间的正负号时，没有考虑到三角函数内的正负号不应该被提取，把sin(-1)提取成了-1*sin(1)，虽然这种情况下是正确的，但是遇到平方或者cos()就会出错。
第三次作业：由于第三次作业中的自定义函数和求和函数更加复杂，但是我并没有更新这两部分的替换机制，出现了两个bug。一、sum函数中替换i应该加上括号，如sum(i, -1, 1, sin(i**2))。二、自定义函数出现的x被替换的问题。比如
2
f(x, y) = x**2 + (y + 2)**2
g(z, x) = cos(z) + 8*x
f(f(sin(x), 1), g(2*x, f(x, 2)))
//以下是bug出现过程
在计算g(2*x, f(x, 2))时，把cos(z) + 8*x中所有z换成2*x，转化成
cos(2*x) + 8*x
再把cos(2*x) + 8*x中所有x转化为f(x, 2)，转化成
cos(2*f(x, 2)) + 8*f(x, 2)
很明显不应该把cos(2*x)中的x替换成f(x, 2)
学习心得
首先，我在这一个月深刻意识到了假期预习的重要性。在第一周的周二，我还在配置IDEA的Java环境，学习git的使用；周三我完成了pre2task1；周四我完成了pre2task2；周五上午我完成了pre2task3，晚上才开始写作业。第一周的进度非常赶，导致我最后差2个小时完成作业。这第一周的生活给了我深刻的教训，一定要在假期预习。其次，我认为OO课程组提供的指导书和廖雪峰的官网都是质量很高的教程，不需要在b站上走弯路。最后，我想说说我在这三次作业中的感受。过低的能力或过高的要求都会给我很大的压力，但是在压力下学习效率会比较高，能学到真正有用的知识也会更多。总而言之，在学习过程中越轻松，能学到的东西就越少；越是精神肉体的双重折磨，越是能激发人的潜能。
