结对项目

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这个作业属于哪个课程	软件工程
这个作业要求在哪里	作业要求
这个作业的目标	实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

成员：3119005316蔡宏洲 3119005338饶祥滨

Github项目链接

PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	50	40
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	50	40
Development	开发	1215	1300
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	80	85
· Design Spec	· 生成设计文档	60	40
· Design Review	· 设计复审	50	45
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	35	30
· Design	· 具体设计	7060
· Coding	· 具体编码	800	820
· Code Review	· 代码复审	55	50
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	65	70
Reporting	报告	105	110
· Test Repor	· 测试报告	30	50
· Size Measurement	· 计算工作量	10	10
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	30	30
	合计	1380	1450

题目

实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序（也可以用图像界面，具有相似功能

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。

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 .txt -a .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。

设计实现过程

效能分析

耗时间：

耗内存：

主要代码说明

中缀表达式转后缀表达式：

/**
 * 中缀转后缀操作
 *
 */
public class Transform {
	public static void test(String str) {
		String str1=str;
		String suffix= create(str1);
		System.out.println(suffix);
	}

	/**
	 * 检测数字是否正常
	 * @param x：待检测数字
	 * @return 如果数字在0到9，则返回true，否则返回false
	 */
	public static boolean isNUm(char x) {
		return(x>='0'&&x<='9');
	}

	/**
	 * 返回一个操作符的优先级
	 * @param x：操作符
	 * @return 优先级
	 */
	public static int priority(char x)
	{
	    if (x == '-' || x == '+')
	        return 1;
	    else if (x == '*' || x == '/')
	        return 2;
	    else if (x == '(')
	        return 0;
	    else
	        return -1;
	}

	/**
	 * 生成后缀表达式
	 * @param str：中缀表达式
	 * @return 后缀表达式
	 */
	public static String create(String str) {
		int num=0;
		int tmp=0;
		int stackLen=0;//栈的长度
		String expression="";//输出结果字符串
		char element='a';
		boolean haveNum= false;//判断是否有数字
		Stack<Character> stack= new Stack<>();//字符栈
		str=str+"!";//为了判断结束方便加入!做为字符串结尾
		for(int i=0;i<str.length();i++) {
			char c = str.charAt(i);
			if(isNUm(c)) {
				haveNum=true;
				tmp=tmp*10+(c-'0');
			}else {
				if(haveNum) {
					haveNum=false;
					expression+=tmp;
					tmp=0;
				}
				if(c=='(') {//遇到左括号无条件进栈
					num++;
					stack.push(c);
				}else if(c=='+'||c=='-'||c=='!') { //因为+-优先级最低所以全部弹出
					if(num>0) {//如果遇到左括号则停止
						stackLen= stack.size();
						for(int j=0;j<stackLen;j++) {
							element = stack.peek();
							if(element=='(') {
								break;
							}
							expression+=stack.pop();
						}
					}else {//全部弹出;
						expression+=' ';
						if(stack.size()!=0) {
							stackLen = stack.size();
							for(int j = 0; j < stackLen; j++ ) {
								expression += stack.pop();
							}
						}
					}
					if(c=='!') {
						break;
					}
					stack.push(c);
					expression+=' ';
				}else if(c=='*'||c=='/') {
					if(str.charAt(i-1)==' '){
						while (!stack.empty() && priority(c) <= priority(stack.peek())){ //弹出栈顶优先级大于当前元素的符号;
							expression +=' ';
							expression += stack.peek();
							stack.pop();
						}
						stack.push(c);
					}else {
						expression+=c;
					}
				}else if(c==')') {
					if(stack.size()!=0) {
						stackLen = stack.size();
						for(int j = 0; j < stackLen; j++ ) {
							element = stack.pop();
							if(element=='(') {
								break;
							}
							expression += element;
						}
						num--;
					}
				}else if(c==' ') {//遇到空格则加空格;
					expression+=' ';
				}
			}
		}
		return expression;
	}
}

四则运算及求最大公约数：

	/**
	 * 加法
	 * @param a：加数Num
	 * @param b：被加数Num
	 * @return 结果：数Num（add.numerator/add.denominator）
	 */
	public static Num add(Num a, Num b) {
		Num c= new Num(1,1);
		c.numerator = a.numerator * b.denominator + b.numerator * a.denominator;
		c.denominator = a.denominator * b.denominator;
		return c;
	}

	/**
	 * 减法
	 * @param a：减数Num
	 * @param b：被减数Num
	 * @return 数Num：subtract.numerator/subtract.denominator
	 */
	 public static Num subtract(Num a, Num b) {
		Num c= new Num(1,1);
		c.numerator = a.numerator * b.denominator - b.numerator * a.denominator;
		c.denominator = a.denominator * b.denominator;
		return c;
	}

	/**
	 * 乘法
	 * @param a：乘数Num
	 * @param b：被乘数Num
	 * @return 同上
	 */
	public static Num mul(Num a, Num b) { //乘法
		Num c= new Num(1,1);
		c.numerator = a.numerator * b.numerator;
		c.denominator = a.denominator * b.denominator;
		return c;
	}

	/**
	 * 除法
	 * @param a：除数Num
	 * @param b：被除数Num
	 * @return 同上
	 */
	public static Num division(Num a, Num b) { //除法
		Num c= new Num(1,1);
		c.numerator = a.numerator * b.denominator;
		c.denominator = a.denominator * b.numerator;
		return c;
	}

	/**
	 * 用辗转相除法求最大公约数
	 * @param a：一个整数
	 * @param b：另一个整数
	 * @return 最大公约数——Greatest common divisor
	 */
	public static int Gcd(int a, int b) {
		{
		    int c=a % b;
		    while(c!=0)
		    {
		        
		        a = b;
		        b = c;
		        c = a % b;
		    }
		    return b;
		}
	}

实验结果

项目小结

蔡宏洲：这次项目是第一次两人一起写项目，通过本次合作编程，我了解到自己在开发上有很多不足，对github的使用还需要多加学习。在本次和同学共同开发过程中，我深刻体会到编程中交流的重要性，有效率的交流会提高项目完成的速度。

饶祥滨：本次项目中，是我第一次与同学一起完成一次项目合作，收获颇丰。体验多个人一起协作的优势，也发现自己需要学习的地方也有很多。这也让我意识到编程中和别人交流的重要性。