在过去的四个星期中，面向对象的作业以多项式求导为主题。通过这三次作业，我对面向对象程序设计有了一些入门的感觉，这三次作业的设计也越来越有面向对象的感觉，但是看完别人的设计后觉得自己还是有太多东西要学习，有很多设计不到位的地方。

第一次作业

第一次作业我的设计十分简单，还没有脱离面向过程的写法。Term的设计更像是一个结构体。

读入

在这次作业中，我直接使用了正则表达式读入，并使用ArrayList储存每个项。

储存，求导与合并同类项

项是以系数，次数二元组的形式储存，求导直接对系数和次数进行操作即可。

合并同类项时，再次遍历整个ArrayList，如果遇到次数相同的项，则合并输出。

第二次作业

第二次作业我已经试图引入类，但此时对类的理解不够深刻，此时设计的类更像是面向过程里的函数，是按照功能进行分类的，类之间没有关系和消息的交互，可以说设计的比较失败了。

在第二次作业中出现了两个严重的bug，第一个是因为手误将合并同类相的判断条件打错，第二个是忘了处理表达式前的空格。这两个错误都非常不应该，主要原因还是在于自己测试的不全面。当时没有自动化测试，每个测试都是依靠自己灵光一现，想起来什么就测什么，由于需要自己求导，所以测试样例大多数很短，测试很不充分。

读入

首先使用正则表达式读入一个项，再根据乘号将项分割成更基本的因子，使用ArrayList储存。

储存与合并同类项

构造系数，x系数，sin(x)系数,cos(x)系数的四元组，根据求导的公式求出导数，再遍历ArrayList，如果系数相同，则合并同类相。

第三次作业

第三次作业有较大的改动，类的设计，读入方式，表达式的储存都和以前不同。这次作业也有两个bug，在于读入时没能正确处理。在这次作业中主要构建了表达式树，项的类的设计也更加面向对象，但是在读入数据时，整个类又长又复杂，最终也在这里出现了bug。

由于几乎重写了整个程序，所以这次作业完成的非常紧张，几乎没有留出优化的时间，在输出时会输出很多无谓的常数和多余的括号。

在这次的设计中，我设计了一个父类Term，其他的类都是其子类。在子类中其实也分为两种，一种是组合类，一种是不可分解的基本类。在这里应该可以继续提取他们共同的特征，再构造出组合类和基本类来。

读入

这次读入时我参考了递归下降分析法，将表达式分解，当具体到某个因子的时候使用正则表达式判断正确性。具体做法是解析整个表达式前先读入一个项，而解析项之前先读入因子，读入因子之后进行判断，如果是一个简单因子，则直接创建相应的对象，如果是一个表达式因子，则再次调用解析表达式的函数，直到所有因子都是简单因子为止。

储存与求导

储存结构采用了表达式树，我构建的表达式树没有优化，是一个二叉树。以x+2*sin(x)例，根节点是一个加法组合对象，其左节点是x,右结点是一个乘法组合对象，该乘法组合对象左节点是常数2，右节点是sin(x)。如果能优化成多叉树，则能够少输出很多括号。比如当加法组合对象的某个子结点还是加法组合对象时，可以将其子结点的子结点直接连接到该加法组合对象下，这样子表达式树更为简洁，也避免了无谓的括号。

求导时从二叉树的根节点开始向下遍历，每一层直接返回结果字符串。在这一方面优化的空间还有很多，首先就是针对常数的优化，当有一个子结点是常数1或者0时，可以直接替换掉该节点。其次还有合并同类项，我觉得在得到输出之后可以再增添一个优化类，用来去除多余的括号并合并同类项。

互测

互测环节我还是以经验为主，开始时是阅读别人的源代码并针对性的构造测试数据，这样正确率非常高，但是很慢。之后我使用了平时积累的一些数据进行测试，在第二次作业中起到了比较好的效果。最后在课上我学习到了自动化测试并自己进行了尝试，虽然没来得及应用到互测之中，但是也让我学到了完整的测评应该包含哪些步骤和方法。

设计模式改进

在完成本次作业时，我还不知道何为设计模式。在写这篇文章时，我注意到了工厂模式，其中简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模型。

在本次作业中，可以看作所有的项都是同一种抽象，而它们自己的类型就是条件。当发出求导的指令时，只要有项的特征，对象就知道应该对项采用什么样的求导方式。这就是简单工厂模式的典型案例。

简单工厂的优点/缺点：

• 优点：简单工厂模式能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。明确区分了各自的职责和权力，有利于整个程序结构的优化。
• 缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑。

总结

通过这三周自己写程序和阅读别人的代码，我初步了解了面向对象的思想。当然，在实践的时候自己的设计还非常初步。通过这三周的学习，我还学会了正则表达式的使用和自动化测试，自己的测试能力也有所提高。对于接口，继承等概念，还需要多多实践，在实践中领会它的作用。

希望在接下来的课程中，自己能够学到更多的设计模式，自己的设计也能够更加符合面向对象的思想。