结对编程——小学数学四则运算题目生成系统

导语
"当两位大学生试图用C++解救被四则运算题海淹没的小学老师时，代码最初长得像被猫踩过的键盘。直到他们开启结对编程模式——一个写代码，一个当人肉编译器，这场灾难才变成教科书级的协作教学案例..."
（另一位战友的学号是2350218）
一、项目背景与需求分析
经过两个人紧张又严密的讨论：

小学教师每周需要手动制作300道满足以下特定要求的四则运算练习题：
1.运算规则：包含两个运算符的混合运算（如12+34-56）
2.数值范围：运算数在1-100之间
3.结果约束：最终答案必须∈[0,1000]
4.功能要求：实时验证答案正确性，统计正确率

二.代码思路的构建
项目全程涉及两个代码（源1.cpp和源2.cpp），这是由原稿到终稿的转变。

初代驾驶员设计思路：
源1.cpp 尝试实现一个交互式四则运算练习系统，主要功能包括：
1.随机生成单运算符算式（如 x + y）
2.用户输入答案并判断正误
3.统计正确率
4.限制题目数量（300道）

核心代码逻辑
(1) 算式生成

点击查看代码

x = rand()%(100-1+1)+1;  // 生成1~100的随机数
y = rand() % (100 - 1 + 1) + 1;
char op = a[c_change];   // 从{+,-,*,/}中随机选运算符
cout << x << op << y << "=" << endl;

缺点：

使用rand()生成随机数，但未播种（导致每次运行生成相同序列）
运算符选择逻辑不完整（c_change未随机化）
仅支持单运算符，与需求不符

(2) 答案验证

点击查看代码

void judge(int ans) {
    int b;
    if (a[c_change] = '+') b = x + y;  // 错误：误用赋值运算符=
    if (a[c_change] = '-') b = x - y;  // 应使用==
    // ...其他运算符...
    b == o;  // 无实际作用的语句
}

缺点：

条件判断失效：全部用赋值运算符而非比较
结果未利用：计算出的b未与用户答案ans比较
整数除法：未处理/运算的整除约束

(3) 用户交互

点击查看代码

void ui() {
    printf("(生成一道题：1，查询现正确率：2)");
    if (choice) {  // 逻辑错误：非0即执行
        printf(" 习题%d:", num++);
        cin >> ans;  // 未调用judge()验证答案
    }
    else if (choice != 1 || choice != 2) {  // 永远为真
        cout << "请重新输入：\n";
    }
}

缺点：

分支逻辑混乱：条件判断存在逻辑错误
状态管理缺失：未统计正确/错误次数
功能未闭环：生成题目与验证答案未关联

结对诊断：
"驾驶员"信誓旦旦说能运行，"领航员"盯着屏幕瞳孔地震。两人发现：

UI逻辑黑洞：选择菜单像走迷宫（输入2会触发生成题目）
随机数裸奔：没播种导致每次生成相同题目
正确率玄学：t变量未初始化就直接除

源1.cpp展现诸多典型问题：

对需求理解不完整
基础语法掌握不牢
缺乏模块化设计意识
但这个基本框架（随机数生成、交互循环）为后续优化提供了基础。通过结对编程中的实时代码审查，这类问题可在开发早期被发现和修正。

附上源1cpp：

点击查看代码

#include<iostream>
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<cstring>
#include<vector>
using namespace std;
char a[4] = { '+','-','*','/'};
int c_change = 1;
double x, y;//	100以内
char poit;
int res;//0--1000
int exit = 1;
int num=1;
int choice;
int ans;
int f, o;
double t;
void output_equation()
{
	x = rand()%(100-1+1)+1;//1到100的数范围
	y = rand() % (100 - 1 + 1) + 1;
	if (is_equation) cout << x << c_change << y <<"=" << endl;
}

void judge(int ans)
{

	int b;
	if (a[c_change] = '+') b = x + y;
	if (a[c_change] = '-') b = x - y;
	if (a[c_change] = '*') b = x * y;
	if (a[c_change] = '/') b = x / y;
	b == o;//判断正确逻辑缺漏
	

}

void ui()
{
	printf("        练习系统        \n");
	printf(" 请选择操作： ");
	cin >> choice;
	printf("(生成一道题：1，查询现正确率：2)");
	cout << "\n";
	if (choice)
	{
		printf(" 习题%d:", num++);
		printf(" 请输入答案：");
		cin >> ans;//true结果计数缺漏
		

	}
	else if (choice != 1 || choice != 2)
	{
		cout << "请重新输入：\n";
		ui();
	}
	else printf("正确率为：%.2lf\n", (double)t / num);////////////
}

int is_equation()
{
	//int f, o;
	if (a[c_change] = '+') o=x+y;
	if (o >= 0 || o <= 1000) return 1;
	else return 0;
}

int main()
{
	
	while (1)
	{
		ui();
		exit = exit + 1;
		if (exit == 300)
		{
			cout << "所有题目已完成" << endl;
			break;
		}
		cout << "\n";
	}


	return 0;
}

“领航员一把抢过键盘，决定开始对源1.cpp在原有的架构基础上进行修补，这背后道路的艰辛与否尚未可知······”

下面是源2.cpp的思路分析

核心代码逻辑：
(1) 表达式生成流程

点击查看代码

do {
    // 1. 生成第一个运算符和操作数
    x = rand() % 100 + 1;
    sym1 = symbols[rand() % 4]; 
    
    // 2. 处理除法特殊情况
    if (sym1 == '/') {
        y = get_random_factor(x); // 确保y是x的因数
    } else {
        y = rand() % 100 + 1;
    }
    
    // 3. 计算中间结果
    int first_step = apply_op(x, y, sym1);
    
    // 4. 生成第二个运算符和操作数
    sym2 = symbols[rand() % 4];
    if (sym2 == '/') {
        z = get_random_factor(first_step); 
    } else {
        z = rand() % 100 + 1;
    }
    
    // 5. 验证最终结果
    correct_result = apply_op(first_step, z, sym2);
} while (correct_result < 0 || correct_result > 1000);

优化点：

使用do-while确保结果合规
通过get_random_factor()保证整除
分步计算处理运算符优先级

(2) 安全除法实现

点击查看代码

vector<int> get_factors(int num) {
    vector<int> factors;
    for (int i = 1; i <= abs(num); ++i) {
        if (num % i == 0) factors.push_back(i);
    }
    return factors;
}

特点：