四则运算

代码来源：https://github.com/3116005131/3116005131.git

1题目：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序。

2说明：

自然数：0, 1, 2, …。

  • 真分数：1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 1’1/2, …。
  • 运算符：+, −, ×, ÷。
  • 括号：(, )。
  • 等号：=。
  • 分隔符：空格（用于四则运算符和等号前后）。
  • 算术表达式：

e = n | e1 + e2 | e1 − e2 | e1 × e2 | e1 ÷ e2 | (e),

其中e, e1和e2为表达式，n为自然数或真分数。

  • 四则运算题目：e = ，其中e为算术表达式。

 

3需求：

1. 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如

 

Myapp.exe -n 10

 

将生成10个题目。

2. 使用 -r 参数控制题目中数值（自然数、真分数和真分数分母）的范围，例如

 

Myapp.exe -r 10

 

将生成10以内（不包括10）的四则运算题目。该参数可以设置为1或其他自然数。该参数必须给定，否则程序报错并给出帮助信息。

3. 生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1 − e2的子表达式，那么e1 ≥ e2。

4. 生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式，那么其结果应是真分数。

5. 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。

6. 程序一次运行生成的题目不能重复，即任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。3+(2+1)和1+2+3这两个题目是重复的，由于+是左结合的，1+2+3等价于(1+2)+3，也就是3+(1+2)，也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重复的两道题，因为1+2+3等价于(1+2)+3，而3+2+1等价于(3+2)+1，它们之间不能通过有限次交换变成同一个题目。

生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件，格式如下：

 

1. 四则运算题目1

2. 四则运算题目2

……

 

其中真分数在输入输出时采用如下格式，真分数五分之三表示为3/5，真分数二又八分之三表示为2’3/8。

7. 在生成题目的同时，计算出所有题目的答案，并存入执行程序的当前目录下的Answers.txt文件，格式如下：

 

1. 答案1

2. 答案2

 

特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。

8. 程序应能支持一万道题目的生成。

9. 程序支持对给定的题目文件和答案文件，判定答案中的对错并进行数量统计，输入参数如下：

 

Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt

 

统计结果输出到文件Grade.txt，格式如下：

 

Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)

Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)

 

其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量，括号内的是对/错题目的编号。为简单起见，假设输入的题目都是按照顺序编号的符合规范的题目。

 

 

遇到的困难及解决方法

  • 困难描述：无法计算出表达式的答案。
  • 做过哪些尝试：引入二叉树存储表达式
  • 是否解决：没能解决，方法过于复杂，每一步调用，计算每一步结果，以及对比两棵树来比较表达式是否相等。代码过于复炸，重用率低，导致没能完成，通过编译。只能上交功能模块较少的1.0版本。
  • 有何收获：了解到树蕨结构在实际中的重要性。需要复习数据结构。

关键代码or设计说明

Create类：用来生成题目

类中有多个方法

CreatArith用于生成运算符。从实例化DateTime用于生成随机种子。

public string CreatArith(int seed)
            {
                DateTime rnb = new DateTime();
                string s = null;
                Random rand = new Random(seed-rnb.Millisecond);
                int ran = rand.Next(1, 5);
                switch (ran)
                {
                    case 1:
                        s = "+";
                        break;
                    case 2:
                        s = "-";
                        break;
                    case 3:
                        s = "*";
                        break;
                    case 4:
                        s = "/";
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                return s;

create类中的方法用于生成一道算术表达式，其中需要调用类自身的方法CreateArith与方法subStr

public string createProblem(int range,int seed)//完美生成一道题目string s
            {
                Random r = new Random(seed);            //随机数生成器
                string s = "";                      //string题目
                string tempOperator = null;         //string运算符
                int operatorNum = r.Next(1, 4);     //运算符的个数(1-3个)
                int bracket_left = 0;               //左括号
                int bracket_right = 0;              //右括号   
                bracket_left = r.Next(1, 4);
                if(bracket_left==1&&operatorNum!=1)
                {
                    s += "(";
                    bracket_right++;
                }
                s += r.Next(1, range);
                for (int j = 0; j < operatorNum; j++)
                {
                    tempOperator = CreatArith(seed+j);
                    bracket_left = r.Next(1,4);
                    if (bracket_left == 1 && j != operatorNum - 1)             //加左括号（括号后至少有两个操作符）
                    {
                        s += tempOperator;
                        s += "(";
                        s += r.Next(1, range);
                        bracket_right++;
                    }
                    else if (bracket_left == 2 && bracket_right != 0)//加右括号
                    {
                        s += tempOperator;
                        s += r.Next(1, range);
                        s += ")";
                        bracket_right--;
                    }
                    else
                        s +=tempOperator+r.Next(1, range);                      //不加括号
                }
                if (bracket_right != 0)                                        //右括号匹配
                {
                    for (int i = 0; i < bracket_right; bracket_right--)
                    {
                        s += ")";
                    }
                }                                   
                s = subStr(s);              //去除表达式两侧的括号如（4/3+2*1）
                return s;
            }
类中的subStr，虽然在creatproblem中的作用不明显，但在设计中该方法，在计算表达式结果中需要反复调用，即从二叉数中取出表达式时也要调用substr去除括号。
 public string subStr(string str)       //完美除去题目string s首尾为（）的特殊情况
            {
                char[] s = str.ToCharArray();
                if (s[0] == '(' && s[str.Length - 1] == ')')
                {
                    for (int i = 1; i < str.Length - 1; i++)
                    {
                        if (s[i] == '(')
                        {
                            break;
                        }
                        if (s[i] == ')')
                        {
                            return str;
                        }
                    }
                    str = str.Substring(1, str.Length - 2);
                }
                return str;

create类中最关键的函数，主要通过调用类自身的函数循环生成表达式并写如txt文本中

public void productProblems()
            {
                DateTime time = new DateTime();
                Random rad = new Random(time.Millisecond);
                string path = @"d:\exercisefile.txt";
                FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Create, FileAccess.Write);
                StreamWriter writer = new StreamWriter(fs);
                for (int i = 0; i < problemNum; i++)
                {
                    
                    int seed = rad.Next(1, 10000);
                    string str1 = createProblem(range,seed+i*10);//给范围生成一道题目
                    Console.WriteLine("  "+str1+"=");
                    string exercise = Convert.ToString(i + 1) + "、" + str1 + " = \r\n";
                    writer.Write(exercise);          
                }
                 writer.Close();
            }

 

main函数

static void Main(string[] args)
        {
            Create cr = new Create();
            Console.Write("Myapp.exe -n ");//Myapp.exe -n   10
            cr.problemNum = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.Write("Myapp.exe -r ");//Myapp.exe -r   10
            cr.range = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
                    cr.productProblems();           //在txt中生成好了题目,并暂存了所有问题string[]
            Console.WriteLine("请到D:\test.txt完成题目");
            Console.Read();
        }

PSP

PSP2.1Personal Software Process Stages预估耗时（分钟）实际耗时（分钟）
Planning 计划  60  20
· Estimate · 估计这个任务需要多少时间  10  20
Development 开发  480  1440
· Analysis · 需求分析 (包括学习新技术)  60  180
· Design Spec · 生成设计文档  60 180 
· Design Review · 设计复审 (和同事审核设计文档)  60 60 
· Coding Standard · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)  60 60 
· Design · 具体设计  60 180 
· Coding · 具体编码  60 240 
· Code Review · 代码复审  30 60 
· Test · 测试（自我测试，修改代码，提交修改）  30 30 
Reporting 报告  60 30 
· Test Report · 测试报告  20 10 
· Size Measurement · 计算工作量  20 10 
· Postmortem & Process Improvement Plan · 事后总结, 并提出过程改进计划  20 10 
  合计  600

 

posted @ 2018-09-27 14:19  段浩彬  阅读(453)  评论(0)  编辑  收藏  举报