构建复合模式实验：表达式树的实现与测试

资源摘要信息:"本资源摘要信息将围绕标题中的lab-03-composite-jlin149_iwu021进行，详细解析表达式树的概念、实现原理，以及测试驱动开发(TDD)在构建复合模式中的应用。同时，涉及的C++编程语言和单元测试框架(Google Test)也将作为本知识点的组成内容。" 知识点一：表达式树(Expresssion Tree) 表达式树是计算机科学中一种树形数据结构，用于表示操作和操作数的组合。在表达式树中，每个内部节点表示一个操作符，每个叶节点表示一个操作数。树的结构反映了计算表达式的优先级，其中叶子节点通常位于较高的层级，而具有更高优先级的操作（如乘法和除法）则位于树的更深层。 以描述中给出的表达式“3 + 7 * 4 - 2”为例，其对应的表达式树如下： ``` - / \ + 2 / \ 3 * / \ 7 4 ``` 按照操作符的优先级，乘法"*"是最先执行的操作，其次是加法"+"，最后执行减法"-"。 知识点二：测试驱动开发(Test-Driven Development, TDD) 测试驱动开发是一种软件开发过程，它要求开发者首先编写测试用例，然后编写满足测试要求的代码。这种反向流程有助于确保编写代码之前明确需求，同时也有助于增加软件质量和可维护性。 在本实验中，学生需要按照TDD的原则来构建表达式树相关的类。首先编写单元测试，然后实现具体的类，确保所有测试都通过。unit_test.cpp文件包含了执行Google单元测试的代码，这暗示了项目中使用了Google Test测试框架。 知识点三：复合模式(Composite Pattern) 复合模式是一种设计模式，允许用户将对象组合成树形结构来表示部分-整体的层次结构。复合模式使客户能够以一致的方式处理个别对象以及对象的组合。 在本实验中，表达式树的实现将会用到复合模式。每个节点既可以是一个操作符，也可以是一个操作数，或者是一组其他节点（子树），这样就能够递归地构建复杂的树结构。 知识点四：C++编程语言 C++是一种静态类型、编译式、通用的编程语言，它支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程。C++广泛用于系统/应用软件、游戏开发、驱动程序、高性能服务器和客户端应用。 本实验中，相关的类将会用C++编写，因此需要对C++语言的特性如类、继承、多态、模板等有深入理解。 知识点五：单元测试和Google Test 单元测试是软件测试的一种，用于测试软件的最小可测试单元是否按照预期工作。Google Test是一个开源的C++测试框架，广泛用于编写和运行可移植的C++测试，提供了一套丰富的测试断言和测试用例组织方式，便于测试执行和结果分析。 在本实验中，学生需要使用Google Test框架来编写表达式树相关的单元测试，确保实现的正确性和完整性。 总结，lab-03-composite-jlin149_iwu021实验要求学生通过测试驱动开发来实现一个表达式树的复合模式。通过构建树形数据结构来表示数学表达式，并使用Google Test框架进行单元测试，来确保代码的正确性。C++编程语言的深入知识是完成此任务的基础。