设计模式—建造者模式

本文介绍了建造者模式,它是创建型设计模式,用于创建对象。阐述了其定义、UML图,强调面向接口编程。指出使用时需明确实例组成部分,适用于构建复杂对象且各部分变化大但组合算法稳定的情况,同时说明了其存在产品范围受限、建造类多等缺点。

建造者模式属于创建型设计模式,它还是为了用来创建一个对象。
首先来看看它的定义:
建造者模式
然后我们来看看它的UML图:
建造者模式结构图
在这里我们继续强调为什么会有一个Builder抽象接口,因为根据依赖倒转原则,我们应该面向接口编程。

建造模式就相当于搭积木,你想得到一个具体的东西,比如一个积木大楼,那么你就要一部分一部分的先建造然后整合在一起称为一个积木大楼。
在建造模式使用的时候,我们应该知道最后我们需要的实例是由哪些部分(product)构成的

1.具体组成部分

//积木大楼的地基
class  Base(){
}
//积木大楼的主体
class  Body(){
}

2.建造者抽象接口,用于在使用端调用(依赖倒转原则)

//建造者接口
interface Builder(){
   getBuilding();//获取最终建造的对象
}

3.具体建造类,用于实现

//具体建造对象,用来进行积木大楼的构建
class  ConcreteBuilder extends Builder {
        //获取最终的积木大楼
        Base base = null;
        Body body = null;
        getBuilding(){
              base = buildBase();
              body = buildBody();
              //这里用了js的语法,写起来简单
              return {
                     build:{
                         base : base,
                         boyd:  body
                     }
              }
     
        }
        //积木大楼由地基于主体构成
        //建造具体的地基
        buildBase(){
             return  new Base();
        }
         //建造具体的主体
        buildBody(){
              return  new Body();
        }
}

4.调用建造对象

//使用者
//当你需要建造一个积木小船的时候,写一个具体的小船建造类就可以了
Builder builder = new ConcreteBuilder();//new   ConcreteBuilderBoat();
builder.getBuilding();

简单的来说,当你想构建的对象十分复杂,但是其通常由各个部分的子对象用一定的算法构成;由于需求的变化,这个复杂对象的各个部分经常面临着剧烈的变化,但是将它们组合在一起的算法却相对稳定。这时候你将应该用建造模式了。
当然建造模式有缺点,就是1、产品必须有共同点,范围有限制。 2、如内部变化复杂,会有很多的建造类。就像上面搭积木大楼,大楼的外形可以各有不同,你只需要改变Base与Body即可,建造者与使用者是无需改代码的,因为大楼的组成是固定的,但是你想要建造一个积木小船就需要重新写一个建造类,使用者也需要改代码。

总之,建造模式就是一个从部分到整体搭积木的过程,当你组件的对象十分复杂,且可以由部分组成的时候,就可以使用建造者模式了。

MATLAB代码实现了一个基于多种智能优化算法优化RBF神经网络的回归预测模型,其核心是通过智能优化算法自动寻找最优的RBF扩展参数(spread),以提升预测精度。 1.主要功能 多算法优化RBF网络:使用多种智能优化算法优化RBF神经网络的核心参数spread。 回归预测:对输入特征进行回归预测,适用于连续值输出问题。 性能对比:对比不同优化算法在训练集和测试集上的预测性能,绘制适应度曲线、预测对比图、误差指标柱状图等。 2.算法步骤 数据准备:导入数据,随机打乱,划分训练集和测试集(默认7:3)。 数据归一化:使用mapminmax将输入和输出归一化到[0,1]区间。 标准RBF建模:使用固定spread=100建立基准RBF模型。 智能优化循环: 调用优化算法(从指定文件夹中读取算法文件)优化spread参数。 使用优化后的spread重新训练RBF网络。 评估预测结果,保存性能指标。 结果可视化: 绘制适应度曲线、训练集/测试集预测对比图。 绘制误差指标(MAE、RMSE、MAPE、MBE)柱状图。 十种智能优化算法分别是: GWO:灰狼算法 HBA:蜜獾算法 IAO:改进天鹰优化算法,改进①:Tent混沌映射种群初始化,改进②:自适应权重 MFO:飞蛾扑火算法 MPA:海洋捕食者算法 NGO:北方苍鹰算法 OOA:鱼鹰优化算法 RTH:红尾鹰算法 WOA:鲸鱼算法 ZOA:斑马算法
### 设计模式建造者模式 #### 定义 建造者模式是一种创建型设计模式,旨在将复杂对象的构建过程与其具体表示分离开来。这种分离使得相同的构建流程能够生成不同的表现形式[^1]。 #### 主要特点 - **逐步构造**:通过一系列步骤完成复杂对象的组装,每一步骤可由独立的对象负责。 - **灵活性高**:允许按照需求定制化对象的构建逻辑,支持多种类型的组件组合[^2]。 - **职责清晰**:客户端只需指定所需的建造者类型,无需关心复杂对象的具体组成细节及其装配方法[^3]。 #### 使用场景 当遇到以下情况时,适合应用建造者模式: - 方法相同但执行顺序不同会引发差异化的结果; - 复杂对象需由多个部件或零件构成,而这些部件的不同排列会影响最终效果; - 对象本身较为繁复,或者其内部操作次序的变化能带来显著的功能区别[^4]。 #### 实现结构 以下是建造者模式的核心组成部分: 1. **Product (产品角色)** 表示被构建的复杂对象,包含各个部分的定义以及它们之间的关系管理机制。 2. **Builder (抽象建造者)** 提供用于创建产品各部分的标准接口,规定了具体的子类应实现哪些功能。 3. **Concrete Builder (具体建造者)** 继承自`Builder`并提供实际的产品组建方案;维护所建实例的状态直至完全成型后再交付给Director。 4. **Director (指挥者/导演)** 负责控制整个构建进程,依据特定规则调用相应Builder的操作以达成目标产物。 下面是一个简单的例子展示如何利用C++实现上述概念: ```cpp // 抽象建造者 class Builder { public: virtual ~Builder() {} virtual void buildPartA() = 0; virtual void buildPartB() = 0; virtual Product* getResult() const = 0; }; // 具体建造者 class ConcreteBuilder : public Builder { private: Product *product; public: ConcreteBuilder(): product(new Product()) {} void buildPartA() override { /* 构建 A 部件 */ } void buildPartB() override { /* 构建 B 部件 */ } Product* getResult() const override { return this->product;} }; // 导演类 class Director { private: Builder *_builder; public: Director(Builder *b): _builder(b) {} void construct(){ this->_builder->buildPartA(); this->_builder->buildPartB(); } }; ```
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