个人项目——四则运算题目的随机生成

任务：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序。

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一、时间预估及实际花费时间

 

PSP2.1	Personal Software Process Stages	Time
Planning	计划
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	15h
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	2h
· Design Spec	· 生成设计文档	0.5h
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	0.5h
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	1h
· Design	· 具体设计	3h
· Coding	· 具体编码	3h
· Code Review	· 代码复审	1h
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	3h
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	1h
· Size Measurement	· 计算工作量	1h
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	0.5h
	合计	16.5h

 

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二、项目分析与设计

　　这项任务要求我们能够随机，不重复的生成小学四则运算表达式。在生成的同时能够计算出这些表达式的标准答案，并能对已有的作答文件进行对错判断。

        从项目的需求进行如下分析：

　　  1.既然是随机生成表达式，必然会用到随机型变量。

　　  2.对标准答案有需求，所以计算表达式是一个重要的模块。

　　  3.对错评判涉及到两个文件内容的比较。

　　　　

　　  由项目需求及分析可作出如下大致的设计方案：

　　  1.可构造一个表达式类，类中主要有随机生成表达式的方法。

　　  2.需要一个计算表达式的函数。而中缀表达式通常需要转换为后缀表达式然后再进行计算，这就设计到了两个函数。

　　  3.项目需要进行文件的读写，每次运行时要检查文件的状态，在进行新的生成时要清空上一次数据。

 

　　  使用较多的中缀表达式转后缀表达式函数：

 　　

　　

public static ArrayList toBehind(string mid)
        {
            ArrayList arr=new ArrayList();
            int top=-1;
            char p=' ';
            char[] a=new char[10];
            int math = 0;
            Boolean sign = false;
            for(int i=0;i<mid.Length;i++)
            {
                Boolean continuesign = false;
                p=mid[i];     //取表达式中一个元素
                while(p>='0'&&p<='9')   //如果是运算数则直接输出
                {
                    if (sign)
                    {
                        math = math * 10 + (p - '0');
                        continuesign = true;
                        break;
                    }
                    else
                    {
                        math = p - '0';
                        sign = true;
                        continuesign = true;
                        break;
                    }
                }
                if (continuesign)
                    continue;
                if (sign)
                {
                    arr.Add(math);
                    math = 0;
                    sign = false;
                }
                switch(p)
                {
                    case '#' :
                        while(top>=0)
                            arr.Add(a[top--]);
                        return arr;
                    case ')' :
                        while (a[top]!='(')
                        {
                            arr.Add(a[top]);
                            top--;
                        }
                        top--;  //放弃读到的')'，并且栈顶‘（’退栈
                        break;
                    default :
                        if(top==-1)
                        {
                            a[++top]=p;
                            break;
                        }
                        if(Program.adv(a[top],p)==1) // 若当前运算符优先级低则取代栈顶运算符，原运算符出栈
                        {
                            arr.Add(a[top]);
                            a[top]=p;
                        }
                        else   //若当前运算符优先级高于栈顶运算符，进栈
                            a[++top]=p;
                        break;
                    }
            }
            return null;
        }

 

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三、性能分析图

　　为了了解这个程序的性能，使用了VS的性能分析工具，得到了以下两张性能分析图。

　　

　　

　　

 

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四、测试实例

　　

　　1/4 ÷ 3/9
　　4/7 × 1/3
　　2/5 ÷ 4/6
　　4 + 8 + 2
　　5/6 + 5/8
　　(5 × 4) × 1 × 8
　　2 × 9 + (4 × 3)
　　2/4 + 5/7
　　8/9 × 1/3
　　3 + (2 × 5)

　　在Answers.txt能够准确得出答案：

　　

　　3/4
　　4/21
　　3/5
　　14
　　11/24
　　160
　　30
　　1'3/14
　　8/27
　　13

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五、个人项目总结

    通过这次个人项目，我学到了很多经验和教训：

1. 简单的题目往深处去探讨往往并不简单。这次个人项目的生成四则运算表达式看似很简单，实际上蕴含着查重，分数等诸多复杂的问题，需要我们做好充分的设计。
2. 设计对于一个项目十分重要。以前经常喜欢拿到题目，构思好算法就直接码代码。结果在过程中才发现自己写的代码逻辑不尽人意。
3. 麻雀虽小，五脏俱全。这虽然仅是一个为期一周的个人项目，却包含了项目的各个要素。诸如设计，测试等步骤必不可少，否则便会遇到难以预料的问题。