1.最小质因子

• 本系列文章为laracasts.com 的系列视频教程——Code Katas in PHP 的学习笔记。若喜欢该系列视频，可去该网站订阅后下载该系列视频，支持正版。
• Kata 是一个简短，可重复的编程挑战，可以帮助我们进行快速地编程练习。
• 开发模型仍旧是 TDD（测试驱动开发），视频中使用的是 phpspec 进行开发，笔记中使用了 Laravel 应用，因此代码有不同。

本节说明

• 对应第 1 小节：Prime Factors

本节内容

现在我们来开始学习 PHP Katas 教程系列。首先我们新建项目：

$ laravel new katas

Laravel 自带了测试的例子，我们直接运行测试：

$ phpunit

注：如果提示No application encryption key has been specified.错误，需要先执行php artisan key:generate。

然后我们来开始我们的第一个 Kata：最小质因子。我们期望获得一个正整数的最小质因子的数字，例如：对于 1，我们期望得到 []；对于 2，我们期望得到 [2]；对于 4，则是 [2,2]；对于 6，则是 [2,3]；对于 20，则是 [2,2,5]；对于 100，则是 [2,2,5,5]...我们仍旧是以 TDD 的开发模型来一步步的完成这个 Kata。首先我们新建测试：

$ php artisan make:test PrimeFactorsTest --unit

然后建立我们的第一个测试：

tests\Unit\PrimeFactorsTest.php

<?php

namespace Tests\Unit;

use Tests\TestCase;
use App\PrimeFactors;

class PrimeFactorsTest extends TestCase
{
    public function setUp()
    {
        parent::setUp();

        $this->primeFactors = new PrimeFactors();
    }

    /** @test */
    public function it_returns_an_empty_array_for_1()
    {
        $this->assertEmpty($this->primeFactors->generate(1));
    }
}

运行测试：

为了快速让测试通过，我们首先粗糙地组织代码：

app\PrimeFactors.php

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        return [];
    }
}

再次运行测试：

TDD 开发的工作流为：测试不通过，然后我们尽可能编写少的代码使测试通过，然后推进（或者进行重构）。在实践中，这种工作流是尽可能小的循环。接下来让我们添加新的测试：

    .
    .
    /** @test */
    public function it_returns_2_for_2()
    {
        $this->assertEquals([2],$this->primeFactors->generate(2));
    }
}

现在运行测试肯定是不会通过的，那么我们如何写尽可能少量的代码使我们的测试通过呢？也许我们可以像下面这样：

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        if($number > 1) {
            return [2];
        }

        return [];
    }
}

然后我们运行测试：

这样我们就可以进入新的工作流了。首先编写测试：

    .
    .
    /** @test */
    public function it_returns_3_for_3()
    {
        $this->assertEquals([3],$this->primeFactors->generate(3));
    }
}

运行测试会失败，然后我们修改代码：

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        if($number > 2) {
            return [3];
        }

        if($number > 1) {
            return [2];
        }

        return [];
    }
}

测试通过：

然后进入下一个工作流：

tests\Unit\PrimeFactorsTest.php

    .
    .
    /** @test */
    public function it_returns_2_2_for_4()
    {
        $this->assertEquals([2,2],$this->primeFactors->generate(4));
    }
}

app\PrimeFactors.php

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        if($number == 4) {
            return [2,2];
        }

        if($number > 2) {
            return [3];
        }

        if($number > 1) {
            return [2];
        }

        return [];
    }
}

测试依然通过，但是我们可以来做点重构了。因为目前我们最大只测试到 4，所以我们暂时考虑用能被 2 整除的测试：

app\PrimeFactors.php

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        $primes = [];

        while($number % 2 ==0){
            $primes[] = 2;

            $number /= 2;
        }

        if($number > 1){
            $primes[] = $number;
        }

        return $primes;
    }
}

再次测试仍然通过，证明我们的重构是成功的。但是我们知道我们的重构是有缺陷的，因为当$number为 9 时，测试仍然是失败的。没关系，我们继续前进：

    .
    .
    /** @test */
    public function it_returns_2_2_for_4()
    {
        $this->assertEquals([2,2],$this->primeFactors->generate(4));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_5_for_5()
    {
        $this->assertEquals([5],$this->primeFactors->generate(5));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_2_3_for_6()
    {
        $this->assertEquals([2,3],$this->primeFactors->generate(6));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_2_2_2_for_8()
    {
        $this->assertEquals([2,2,2],$this->primeFactors->generate(8));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_3_3_for_9()
    {
        $this->assertEquals([3,3],$this->primeFactors->generate(9));
    }
}

新增的前 3 个测试仍然是通过的，然而当我们测试 9 时，测试失败了：

现在我们需要修改代码了：

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        $primes = [];
        $candidate = 2;

        while($number > 1)
        {
            while($number % $candidate ==0)
            {
                $primes[] = $candidate;

                $number /= $candidate;
            }

            $candidate++;
        }

        return $primes;
    }
}

依次整除 2，3...，直到$number的值为 1，跳出循环。运行测试：

并且，对于新的测试仍然时通过的：

    .
    .
    /** @test */
    public function it_returns_2_5_for_10()
    {
        $this->assertEquals([2,5],$this->primeFactors->generate(10));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_5_5_for_25()
    {
        $this->assertEquals([5,5],$this->primeFactors->generate(25));
    }

    /** @test */
    public function it_returns_2_2_5_5_for_100()
    {
        $this->assertEquals([2,2,5,5],$this->primeFactors->generate(100));
    }
}

运行测试：

然后我们可以来进行重构：

app\PrimeFactors.php

<?php

namespace App;

class PrimeFactors
{
    public function generate($number)
    {
        $primes = [];

        for($candidate = 2;$number > 1;$candidate++)
        {
            for(;$number % $candidate == 0;$number /= $candidate)
            {
                $primes[] = $candidate;
            }
        }

        return $primes;
    }
}

只要我们的测试仍然通过，我们就有足够的信心我们的重构是成功的：

棒极了，不是吗？