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小学四则运算

这个作业属于哪个课程 软件工程计科国际班
这个作业要求在哪里 作业要求的链接
这个作业的目标 实现随机生成四则运算题目 培养合作完成项目的能力

GitHub地址
组员:蔡逸焕、廖汉锋
一、PSP表-预估耗时

PSP2.1 Personal Software Process Stages 预估耗时(分钟) 实际耗时(分钟)
Planning 计划 60 30
· Estimate · 估计这个任务需要多少时间 60 30
Development 开发 470 505
· Analysis · 需求分析 (包括学习新技术) 30 20
· Design Spec · 生成设计文档 10 15
· Design Review · 设计复审 (和同事审核设计文档) 10 15
· Coding Standard · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) 20 10
· Design · 具体设计 30 25
· Coding · 具体编码 300 320
· Code Review · 代码复审 10 20
· Test · 测试(自我测试,修改代码,提交修改) 60 80
Reporting 报告 30 40
· Test Report · 测试报告 10 10
· 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 10 20
合计 560 575

二、解题思路
因为题目要求有分数,所以先实现分数的运算,又因为java没有可以处理分数运算的类,我们最终将整数与分数作为一个对象来处理,即整数就是分母为1的分数,这样计算便可以直接用分数的运算了

三、设计实现过程
有三个包,分别为service,model,main
service里有四个类:计算操作,分数实体类处理操作,检查操作与生成式子操作
model里有三个类:计算等式的计算类,分数类,结果集合
main类整合

四、代码说明
整个程序难点就在于分数的运算,整数,小数运算可以用自带的操作运算符,但是在java里面却没有一个基本类型去表示分数。很多人可能会考虑到把分数化成小数再运算再转为分数,其实不然,有很多情况下是无法进行转换的,因为java语言中的double类型所表示的精度也是有限的。于是结合java面向对象的思想特征,应该先定义要给分数类,并封装相关的运算方法。代码如下

/*
 * 构建一个分数类,用来表示分数,封装相关的方法
 */
public class Fraction {

	private int denominator;// 分母
	private int nominator;// 分子

	// 构建一个分数
	public Fraction(int denominator, int nominator) {
		super();
		this.denominator = denominator;
		this.nominator = nominator;
	}

	public Fraction(int nominator) {
		this.denominator = 1;
		this.nominator = nominator;
	}

	public Fraction() {
		super();
	}

	// 判断构建的是一个分数还是一个整数,不超过limit的数值
	public Fraction(boolean l, int limit) {
		Random r = new Random();
		// 这是一个分数
		if (l == true) {
			int index = r.nextInt(limit);
			int index2 = r.nextInt(limit);

			while(index==0) {
				index = r.nextInt(limit);
//				System.out.println("会生成0:"+index);
			}
//			System.out.println("不会生成0:"+index);
			this.denominator = index;
			this.nominator = index2;

			// 这是一个整数
		} else {
			int index = r.nextInt(limit);
			this.denominator = 1;
			this.nominator = index;
		}
	}

	public int getDenominator() {
		return denominator;
	}

	public void setDenominator(int denominator) {
		this.denominator = denominator;
	}

	public int getNominator() {
		return nominator;
	}

	public void setNominator(int nominator) {
		this.nominator = nominator;
	}



	// 加法运算
	public Fraction add(Fraction r) {
		int a = r.getNominator();// 获得分子
		int b = r.getDenominator();// 获得分母
		int newNominator = nominator * b + denominator * a;
		int newDenominator = denominator * b;
		Fraction result = new Fraction(newDenominator, newNominator);
		return result;
	}

	// 减法运算
	public Fraction sub(Fraction r) {
		int a = r.getNominator();// 获得分子
		int b = r.getDenominator();// 获得分母
		int newNominator = nominator * b - denominator * a;
		int newDenominator = denominator * b;
		Fraction result = new Fraction(newDenominator, newNominator);
		return result;
	}

	// 分数的乘法运算
	public Fraction muti(Fraction r) { // 乘法运算
		int a = r.getNominator();// 获得分子
		int b = r.getDenominator();// 获得分母
		int newNominator = nominator * a;
		int newDenominator = denominator * b;
		Fraction result = new Fraction(newDenominator, newNominator);
		return result;
	}

	// 分数除法运算
	public Fraction div(Fraction r) {
		int a = r.getNominator();// 获得分子
		int b = r.getDenominator();// 获得分母
		int newNominator = nominator * b;
		int newDenominator = denominator * a;
		Fraction result = new Fraction(newDenominator, newNominator);
		return result;
	}

	// 用辗转相除法求最大公约数
	private static long gcd(long a, long b) {
		return b == 0 ? a : gcd(b, a % b);
	}

	// 对分数进行约分
	public void Appointment() {
		if (nominator == 0 || denominator == 1)
			return;
		// 如果分子是0或分母是1就不用约分了
		long gcd = gcd(nominator, denominator);
		this.nominator /= gcd;
		this.denominator /= gcd;
	}
	
	public int existZero(){
		if(this.nominator<0||this.denominator<0){
			return 0;
		}else {
			return 1;
		}
	}
}

在这类中,我们定义了分子和分母,整数变成分母为1的分数至于运算也只是根据运算法则对分数的分子分母进行运算,因为题目要求是不重复的,所以我们让运算符的出现数量以及类型是随机生成的,用数组进行存储,用一个随机数Ramdon

char[] c = { '+', '-', '*', '÷' }//显示四种基本运算符

r.nextInt(4);//随机生成四种基本运算符的一种

int s = r.nextInt(3);// 生成运算符的数量

用这种随机数的形式保证了式子的随机性。随机出现,随机生成,之后只要根据多项式的运算,对式子进行运算即可,之后将生成的式子放在一个list里面,包括运算符以及分数类

运算
由于四则运算具有优先级,先算乘除再算加减,如果采用if表达的形式,对优先级进行判定,我们采取递归来解决这种问题。

//分式的计算方法
	public Fraction calculate(List l){
		
		int muldiv = MulDivExist(l);
		if(muldiv != -1){
			String s = MulDiv(l,muldiv);
			if(s.equals("error")){
				return null;
			}
		}else {
			String s = AddSub(l);
			if(s.equals("error")){
				return null;
			}
		}
		if (l.size() == 1) {
            return (Fraction) l.get(0);
        }
		return calculate(l);
	}
	
	/*
	 * 判断分式里面是否有乘除
	 * 有乘除返回乘除的位置,没乘除返回-1
	 */
	public int MulDivExist(List list){
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (list.get(i).equals("*") || list.get(i).equals("/")) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
		
	}
	
	//计算分式的乘除,计算结果往前放
	public String MulDiv(List l,int muldiv){
		String fuhao = (String) l.remove(muldiv);
		Fraction first = (Fraction) l.get(muldiv-1);
        Fraction last = (Fraction) l.get(muldiv);
        l.remove(muldiv);
        if (fuhao.equals("*")) {
        	Fraction result = first.muti(last);
            l.set(muldiv - 1,result);
            if(result.existZero()==0){
            	return "error";
            }
        }
        if (fuhao.equals("/")) {
        	Fraction result = first.div(last);
            l.set(muldiv - 1,result);
            if(result.existZero()==0){
            	return "error";
            }
        }
        return "right";
        
	}
	
	//计算分式的加减,计算结果往前放
	public String AddSub(List list){
		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (list.get(i).equals("+")) {
            	Fraction first = (Fraction) list.get(i-1);
                list.remove(i);
                Fraction last = (Fraction) list.get(i);
                list.remove(i);
                Fraction result = first.add(last);
                list.set(i - 1, result);
                i--;
                if(result.existZero()==0){
                	return "error";
                }
            }
            if (list.get(i).equals("-")) {
            	Fraction first = (Fraction) list.get(i-1);
                list.remove(i);
                Fraction last = (Fraction) list.get(i);
                list.remove(i);
                Fraction result = first.sub(last);
                list.set(i - 1, result);
                i--;
                if(result.existZero()==0){
                	return "error";
                }
            }
        }
		return "right";
	}
	

为解决优先级的问题,我们在递归计算之前先做一个判定:对生成的式子进行判别,如果有乘除,那就优先采用乘除的递归,然后再用递归计算加减

去重
因为要求式子需要去重,保证每次生成的都是不一样的式子,去重采用了一种字符串比较的方法,在此之前,重写了分数类的toString方法,只要两个字符串组成字符完全相同即:组成两个式子的字符完全一样就可以说明这两个式子是重复的

重写的toString方法

	@Override
	public String toString() {
		Appointment();
		if(this.denominator == 0){
			System.out.println(this.nominator + "|" + this.denominator);
			System.out.println("分母为0");
		}
		if (this.denominator == 1 || this.nominator == 0) {
			return "" + this.nominator;
		}else if (this.nominator > this.denominator) {
			if(nominator % denominator==0){
				return "" + nominator / denominator;
			}
			return "" + nominator / denominator + "," + nominator % denominator + "/" + denominator;
		}else{
			return "" + this.nominator + "/" + this.denominator;
		}
		
		
	}

去重代码:

//查重,若有重复那就返回ture
	public boolean isRepeat(List<List<String>> list, List<String> set) {

		if (list.size() <= 0) {
			return false;
		}
		
		Iterator<String> iterator = set.iterator();

		
		for (List l_set : list) {
			if (l_set == null || l_set.size() != set.size() || l_set.size() <= 0 || set.size() <= 0) {
				continue;
			}
			int i = 0;
			while(iterator.hasNext()){
				if(l_set.contains(iterator.next())){
					i = i+1;
				}
			}
			
			if(i == set.size()){
				return true;
			}
			
		}

		return false;
	}

通过这段去重代码可以将重复的式子筛选出去,保证了整个文件中式子的独立性

计算结果的校验
一个式子,等式右边的就是结果,一个式子就是一个字符串,只要用字符串处理函数将等式右边的结果截取出来,与用户的输入进行对比就能得出结果与否
相关代码如下:

while((str1=reader1.readLine())!=null&&(str2=reader2.readLine())!=null){
			if(!str1.trim().equals(str2.trim())){
				String[] str = str1.split("\\.");
				error = error + str[0]+ ",";
				errornum ++ ;
			}else {
				String[] str = str1.split("\\.");
				correct = correct + str[0] + ",";
				correctnum ++;
			}
			
		}
		
		if(error.equals("")){
			error = "Wrong: " + errornum + "";
		}else {
			error = "Wrong: " + errornum + "(" + error.substring(0,error.length()-1) + ")";
		}
		if(correct.equals("")){
			correct = "Correct: " + correctnum + "";
		}else {
			correct = "Correct: " + correctnum + "("+correct.substring(0, correct.length()-1)+")";
		}
		m.put("wrong", error);
		m.put("correct", correct);
		return m;
		}
	

五、测试运行
首先要将jar文件与bat文件放置在同一目录下
进入命令行界面

若是未输入参数,则

正确输入生成题目的参数命令

正确输入测试文件与答案文件

若是全对

出现错误

六、总结
刚开始看到这个项目的时候认为加减乘除四则运算很简单就能实现。我们刚开始考虑用c语言直接实现,毕竟接触c语言比较多,但是后来发现用c语言是静态管理内存,做起来太过于繁琐而且容易出错,而java是动态分配内存,最后决定还是用java来实现。
这个项目的难点在于随机生成分数的计算和如何写去重代码
由于是第一次做结对项目,难免有些不同的意见,所以就有了争执
换个想法,其实争执是一种讨论,在讨论过程中相互学习,相互进步
在彼此思维的冲击下,我们互相都学习到了很多,小到编辑代码时的一些排版的习惯,大到整个算法思路的构造
总而言之,这次结对项目让我们收获颇多

posted on 2021-10-11 16:14  噫饭Kris  阅读(45)  评论(0编辑  收藏  举报