一、程序结构分析

第一次作业

1.设计构思与自我评价

　　第一次作业难度不是太高，只需要解析由常数、幂函数简单组合的表达式。其中每一项都可以看做coef*x**index的固定形式，建立包含coef，index两个Biginteger属性的Term类作为最基本的数据结构，并且实现单项求导的方法。在TermList中实现读入表达式后的构建、整体求导与化简。

由于题目中表明空白字符对格式判断的无影响，在读入表达式时就可以将所有空白字符去除，简化拆分表达式的操作。解析表达式时我首先尝试了有限状态机的方法，按字符读入。然而这一方法在后续作业中由于过于复杂，状态太多而容易出错，被其他方法所取代。简化时只需要比较两项的系数是否相同即可。

　　这次作业由于没有考虑后续功能增添以及更加复杂的解析处理，采取了不太恰当的处理方式，扩展性不够强，后续的作业中重构花费了较多的时间。并且对与面向对象思想的体现还不够。

2.度量工具分析

UML类图：

复杂度与耦合度

　　由于主要功能都在TermList中实现，造成TermList类的复杂度和耦合度都比较高。

第二次作业

1.设计构思与自我评价

　　这次作业相比上次变化不是太大，增添了对三角函数sin(x),cos(x)的要求。因此每项Term都可以看成是coef * x ** xindex * sin(x) ** sindex * cos(x) ** cindex的格式，每一项需要四个参数，我在这里将每一个因子都包装为一个单独类，采取组合的方式实现Term的结构。其余结构基本上延续了上一个作业的做法。

　　同样的，由于空白字符不造成影响，在读入表达式时将所有空白字符去除。解析表达式这一步有了较大的差别，考虑到复杂程度的显著增长，我放弃了有限状态机的解析方式，而是采取正则表达式的方法。通过构造大正则表达式的方式匹配整个式子是否符合format(大正则表达式由诸多小正则按层次相加构成,保证可阅读性,可复用性)。小正则用于从表达式中将每一项每一个因子提取出来，以实例化Term加入TermList。

　　求导的思路与上次作业基本一致，整体的求导转化为每一项求导的和，用ArrayList或HashMap储存，按照公式即可。简化时首先比较两项的三种指数是否相同，再考虑sin(x) ** 2 + cos(x) ** 2 = 1，以及x ** 2 = x * x等情况，遍历合并后输出。

2.度量工具分析

UML类图

复杂度与耦合度

　　由于采取了较上次作业更加面向对象的方式，这次的复杂度和耦合度较上次有所改善。但是由于主要功能并没有单独封装，而是整合在Term或TermList类中，仍然有改善的空间。

第三次作业

1.设计构思与自我评价

　　这次作业难度有了较大的提升，括号嵌套的加入带来了迭代的问题，意味着之前的解析、求导方式都不再适用了，需要较大的改动。但也有一部分可以复用。由于写代码前时间不够充分，思考不够充分，面向对象思想的设计没能很好的体现。最终选择了表达式二叉树的方式来建立数据结构。在这次作业中，我将表达式细化为因子之间的二元运算，表达式树的每一个节点都是一种运算或是因子（叶子节点），三角函数的嵌套也看作是一种运算。

　　解析表达式时，细分为因子和运算两种元素的组合，避免了大正则的出现，仅用来提去出不同因子。利用栈的思想，定义每一种运算的优先度，构造出表达式二叉树。由于检查格式和二叉树较难结合，我将检查格式的操作单独整合为一个类，在构造数之前就进行检查。

　　此次化简主要是简化不必要的运算，比如0，1的乘、幂运算，0的加减等，并且对三代之间的常数运算加以合并，避免出现常数相乘直接输出的情况。

　　表达式树的建立对于复杂运算的解析有较好的适应性，思路清晰，有一定的复用性。缺陷主要在于格式检查逻辑有些混乱，没有和树结构很好的联系起来，另外由于时间不足，输出结果的化简上还有较大的优化空间。

2.度量工具分析

UML类图

复杂度与耦合度

　　由于这次作业难度的增大，情况多变，操作更加复杂，我也没有很好的实现层次性，少数类中实现了过多的方法，造成复杂度和耦合度都不太理想。敲代码前应当更好的去构思我的设计。

二、关于Bugs

Bug分析

　　前两次作业中自己的Bug主要出现在WF的判断，特殊情况没有考虑到，其实都是很容易避免的。第三次作业还出现了越界的情况。复杂度提高的情况下，对细节的把握不太到位，还是没有耐心做到充分的测试，周全地考虑问题，造成了不少bug的出现。

测试

　　互测中我发现的bug并不太多，一部分原因在于没有搭建出良好的评测程序，造成测试效率不高，但还是总结出以下常用的测试思路。

　　a.无脑使用数据生成器，生成覆盖功能较广的数据，进行黑盒测试，以快速找到bug。

　　b.结合自己完成作业时的情况，尝试容易犯下的错误和边界值。

　　c.阅读对方代码，从代码逻辑上找出错误。

三、对比与心得体会

　　初来乍到，从面向过程转到面向对象还有些不适应的地方，很多思路需要转变。之前就听说OO的恐怖，现在也算是深有体会了。但是遇到的挑战越大，战胜挑战的收获也越多。

　　三次Homework的难度逐渐增大，不断地查阅新的java语法，学习新的容器的使用方法，了解Factory等设计模式，让我慢慢地向面向对象的正轨上转变。通过各种渠道看到大佬们的设计，只能觉得自愧不如，自己的代码比起来还是太幼稚了。无论是架构还是优化，还是bug率，我都还有很大的进步空间，需要学习的还有很多。在今后的作业中，我会更加注重面向对象的思维方式，在架构设计方面投入更多的精力，做到良好的可扩展性、真正意义上的高内聚低耦合。

　　既然选择了远方，便只顾风雨兼程。做好准备，迎接接下来的挑战吧。