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基于度量的三次作业分析
三次作业围绕表达式求导，由一开始的幂函数简单情形，到第二次引入正余弦，再到最后一次的引入复杂的嵌套表达式。这样一个递进的过程，确实体会到了面向对象的核心思想。
我采用的是IDEA的Metric Reloaded插件，以下是用法简介：
Complexity Metrics
ev(G)：Essentail Complexity，用来表示一个方法的结构化程度，范围在[1,v(G)]之间，值越大则程序的结构越“病态”，其计算过程和图的“缩点”有关。
iv(G)：Design Complexity，用来表示一个方法和他所调用的其他方法的紧密程度，范围也在[1,v(G)]之间，值越大联系越紧密。
v(G)：循环复杂度，可以理解为穷尽程序流程每一条路径所需要的试验次数。OCavg为平均循环复杂度；WMC为总循环复杂度。
Dependency Metrics
Cyclic：指和类直接或间接相互依赖的类的数量。这样的相互依赖可能导致代码难以理解和测试。
Dcy和Dcy*：计算了该类直接依赖的类的数量，带*表示包括了间接依赖的类。
Dpt和Dpt*：计算了直接依赖该类的类的数量，带*表示包括了间接依赖的类。
第一次作业
第一次作业输入处理部分使用正则表达式直接处理，每次匹配一个项，之后处理项后面的空格和符号，直到结束。表达式采用hashmap（key是由x和power组成的字符串，对应的元素是该项的系数）处理输入、合并同类项、求导输出。
程序结构方面，主类进行输入处理，然后新建一个FormulaCal类的对象，构建hashmap，并完成求导输出。严格来讲并不是面向对象的设计思路，由于很多功能都写在一起，通过复杂度分析可以看到主要部分的代码复杂度很高。
类图
复杂度分析
依赖度分析
第二次作业
输入处理沿用作业一中的正则表达式，轮流匹配因子的组合以及处理项后面的空格和符号；
表达式处理部分只是将作业一的hashmap的key定义做了简单推广，加人sin和cos的特征，也就是将key重新定义为"x" + x.power() + "s" + sin.power() + "c" + cos.power()
对应的元素是该项的系数，可以类比作业一种合并同类项的思路，只不过输出的时候需要注意对项内的x,sinx,cosx分别求导。
由于沿用了第一次作业的设计，一些函数同样存在复杂度较高的问题，比如toString函数，以及处理表达式的核心类
类图
复杂度分析
依赖度分析
第三次作业
前两次作业"过拟合"很严重，到了第三次不得不全部重写。
第三次作业为表达式、因子、项分别建了类，表达式由项通过加减相连，项由因子通过乘除相连，此外三角函数、幂函数、表达式因子都看成因子的子类，这样每个部分只需要管自己的事情，层次结构也清楚多了。
这次作业的输入处理也用到了正则表达式，因为涉及到表达式嵌套，在匹配项的时候做了一些改动，凡是匹配到出现子表达式的，比如sin( , cos( , (，先去找这个表达式的终结位置的右小括号，之后将左右小括号之间的部分作为一个表达式整体递归处理(不管里面是简单的x，还是复杂的表达式嵌套)。表达式读取完成后，整个树形结构，进行递归求导操作，每个节点获得子节点的导数，处理之后return给父节点，最终完成整个过程。
从复杂度分析可以看到，虽然对结构进行了优化，但是方法个数有点太多了，应该考虑优化，另一方面Term和Expression还是存在复杂度过高的情况。
类图
复杂度分析
依赖度分析
程序bug分析
前两次作业中没有发现bug，可能得益于提交之前的逻辑检查，也就是不依赖于测试用例，直接对程序的逻辑进行分析。不过在程序变复杂之后，这样的检查方式会变得很复杂。
第三次作业暴露出的bug包括两处：
一个是漏掉了对于表达式为0情况下求导的处理，比如sin((x-x))；
第二个是由于在化简结果的时候为了减少括号的数量，设定了一些规则判断什么时候需要返回带括号的结果，什么时候不需要，结果漏掉了一些情况，导致了结果的错误。
寻找Bug策略
1.查找一些需求定义边界位置可能会被疏忽的情况，比如任意位置的空格，表达式开头的符号，第三次作业中独有的判定某个因子属于表达式因子还是其他因子。
2.嵌套层数比较多的，比如1+x*(1+x*(1+x*...
3.表面上是带变量的因子但实际上是常数的表达式，比如被强测查出的bug：sin((x-x))
Applying Creational Pattern
前两次作业并没有怎么用到面向对象的思想，结构较为简单。第三次作业进行了改进，使用了继承和接口，设计思路中体现了Factory Pattern的思想。具体来说，一开始为这个表达式构建一个Expression类的对象，每处理一个项就构建一个新的Term对象作为子节点，处理每个项的时候每处理一个因子就构建一个Factor对象加入子节点。构建完成后整体形成一个树状结构，然后调用最顶层的对象的求导函数，这个函数会调用自己子节点的求导函数，这样一直迭代下去，得到最终的结果。
前两次作业可以看成第三次作业的特例，只需要去掉没有被涉及到的Factor的子类，并且调整输入处理使其符合指导书要求即可，对表达式的处理、树的构造方法、递归求导等都可以采用相同的做法。