一、對面向對象的理解

　　有位同學給java的面向對象做了一個形象生動的類比，我覺得很有道理，大概按我的理解如下：

• • 結構的形成
    看圖之前，我們要先明白，世界上是先有了實體，才有了一步步抽象至以上的體系結構，當然也未必是自底向上逐步抽象，也許在最初的認識體系中，只有故宮裏的植物C、植物、和存在，或許迎客松A和蒹葭B都是植物的對象，在之後的認識中逐步向上抽象出生物，向下細分為樹和草等等。
    但無論如何，所有的抽象類都是我們從實體中歸納總結出的，不是憑空產生的。　　　
    在真實的程序設計中或許我們也是如此，也即先有簡單的層次，生物-植物-ABC，隨後逐步細化功能叠代開發。

  • 類與接口

    抽象類與接口十分相像，一般用借口能實現的東西我們都可以通過抽象類來實現，但從結構上看來，抽象類是分類，接口是功能，就像圖中的光合作用是接口，樹和草是類，樹和草描述的是實體的構成模式，光合作用描述的是他們所具有的功能，還是有很大區別的。

  • 抽象類
    抽象類並不是不可以指代一個對象，僅僅是不能實例化一個對象，實例化的對象可以通過抽象類來指代，就像故宮裏的那顆植物可能是一棵樹，但是同樣可以通過植物來指代。

二、實踐與設計思路

　　至今為止面向對象開課以來已歷五周，共實現了三次作業，都是表達式求導，功能逐步增加，對於面向對象理解的逐步加深也對我的程序結構產生了不同的影響，以下作出歸納：

• HomeWork1

　　題目描述：多項式求導，多項式僅由帶符號整數、x的一次函數與x的冪函數構成。

　　對於面向對象一知半解，以為一個類用於當作函數主路口，另一個類用於實現功能就已經半只腳踩入面向對象的大門了；實際上不過是“include”一個頭文件的過程式設計而已。當然功能實現沒有問題，只不過到了HomeWork2需要重寫了。且結構上維護困難。

　　由於Derivation類僅僅實現函數的入口功能，連格式判斷都放在Poltnomia類中，所以直接的結果就是該類的體量巨大，度量數據超標都是此類的問題。

　　另一方面，由於正則表達式判斷時(getIn方法)使用的是多個if-else-return結構，結構化程度ev(G)與循環復雜度v(G)都很大。但調試與理解起來並不是很令人費解，當然這是個人非數據的感覺。

　　總而言之，第一次作業的實現並沒有明白面向對象程序的編寫方式，用完全過程式的思想去編寫程序，唯一覺的有利於編程的是java巨大方便的類庫～

• HomeWork2

　　題目描述：多項式求導，多項式由帶符號整數、x的一次函數、x的冪函數與x的sin、cos函數構成。

　　題目一出來，就發現第一次的作業白寫了，於是有感為了讓第三次的作業好寫一些，盡力的修修補補得到了如下的結構。因為寫的時候並沒有題頭的所述的那般理解清楚，所以很多結構上有冗余，第一次使用繼承、抽象類，還沒有很深的理解，於是勉強有如下的結構，但自認為結構上或不甚清晰，類內部的實現有些混亂。主要體現在AddFunction和MultyFunction的組成，使用了Function的Array組成其數據結構，但一方面這debug不方便，另一方面優化時不容易。

　　首先從類圖看，Term是函數入口，Function作為求導函數的頂層抽象類，直接繼承它的是加和函數、乘積函數和基本函數，基本函數也是抽象類，其有冪函數、X函數、常數函數和sin、cos函數五個子類。從結構實現上，基本實現了我所預想的結構。但靜態分析仍有問題。

　　如上圖，由於方法過長，右邊的方法僅給出了超標部分的截圖。

　　從類的結構來看，Term和Function的平均復雜度很高，這是由於Term沿用了正則表達式判斷輸入格式的方法，仍然是if-else-return加大了復雜度，Function是因為兼具了工廠函數的功能，並不僅僅作為抽象類而存在，我想這應該需要避免，功能和數據結構的定義最好分開。

　　從方法復雜度看兩個match方法都是使用了正則表達式if-else-return的結構，加大了復雜度。而Multy中的getout主要原因是用多個if結構來優化造成的結果。

　　類間的相互依賴關系如上，因為MultyFunction和AddFunction中的函數項組成采用了頂層抽象類型，即內部類型結構表述與思考有些混亂，為了避免出現錯誤，就使用了最大的描述類型。這點在第三次作業做了些改變。

• HomeWork3

　　題目描述：多項式求導，多項式由帶符號整數、x的一次函數、x的冪函數與x的sin、cos函數構成，允許sin、cos內部嵌套表達式及其他函數，允許冪函數底數使用x的函數項或表達式。

　　由於第二次作業的正確決策，第三次就不需要重新考慮結構，僅僅調整了冪函數的位置，並對結構內部進行了一些修改與優化，包括精確化函數類型，加和函數明確為乘積函數組成，乘積函數明確為冪函數組成，考慮嵌套，冪函數、三角函數內部使用加和函數類型。正則表達式判斷格式直接使用了第二次的代碼，基本沒什麽修改。另一方面，分離了工廠函數和頂層抽象類，使得結構更加清晰。

　　類圖結構上並未有太大變化，入口函數在Derive類。

　　Derive類中包含了match正則表達式匹配方法，if-else-return結構使復雜度增大。當然，關於這個問題，可以通過遞歸分部解決，在遞歸部分我也加入了判斷，或許程序中有冗余，但是並沒有太在意去改變。CreatFunction類是生成函數，因為需要括號匹配，這一點或許可以通過遞歸逐層解決，但是在這次作業中，我使用的是過程式匹配，這或許有違面向對象的初衷。

　　由於結構的更改，Power作為優化中極為重要的一步，通過if來進行判斷。復雜度略有增加。

　　另一方面，因為一開始寫的時候並沒有了解到instanceof可以判斷函數具體到那個子類。所以有isBaseOr。。。來判斷嵌套函數是否是常數函數或者表達式函數。

　　通過清晰化結構一定程度降低了類間的依賴度。

• 總結

　　三次作業的第一次作業完全按面向過程式編程，維護程度比較低下，程序測試分數也較低。第二次作業，第一次用了面向對象的思路編寫程序，雖然測試分數更低了。。。當然或許第一次作業沒有為第二次作業留下出了bug數據以為的好處。第三次作業很大程度上復用了第二次作業的代碼，得到了不錯的成績，也算是一種鼓勵吧～體會到了復用的好處。

三、bug分析

• 第一、二次作業

1. 公測
   
   
2. 互測
   　　關於前兩次互測，被發現的bug都是FormatWrong，正則表達式考慮不完全所造成的後果……因為通過正則表達式判別，或許與設計結構關聯不大，一二次的結果相似。
3. hack策略
   　　通過自己程序的bug和復用曾經自己被hack的bug來測試別人的bug。效果不錯。也有可能是因為身處C組的緣故。
   　　查看別人的源代碼，有針對的hack，成功率很高，但是效率比較低，看別人代碼大多數時候真的很累。

• 第三次作業

1. 公測
   
   
2. 互測
   　　因為不測WrongFormat！！！（如果測可能還是有問題）所以被hack的主要內容是關於常數項的判斷，與前兩次類似的地方在於，都出現在方法復雜度高的地方。
3. hack策略
   　　通過自己程序的bug和復用曾經自己被hack的bug來測試別人的bug。
   　　查看別人的源代碼，有針對的hack，未成功過。。。或許是水平不夠。

四、總結與Applying Creational Pattern

　　大概收獲最大的並不是某次作業，而是最後的一次同學分享。就如題頭說的，面向對象的建構不是一蹴而就的，或許我們最先反應過來的模型都是簡單的相對不抽象也不細化，得到的體系與結構也僅僅是不完善的。

　　表達式求導，在第二次采用面向對象方法設計的時候，確實在碼代碼之前進行了深入的思考，想清楚得得到一個清晰的架構，最後的結果是得到了一個初步的模型，但對於內部細節並沒有很完善，具體的分析前文提到了。通過反思與和同學的交流，在第三次作業重寫了部分方法，重新整理了數據結構，相對的跟清晰的獲得了體系。當然任然存在在不完善的地方，通過反思與思考仍然可以更進一步的優化～

面向對象-第一單元總結