博客代码地址:https://gitee.com/llQ13/four_operations/tree/master/SZYSExp_1
一、题目描述:
       实践能力的提高当然就是得多动手了,那么就从第一个个人项目开始吧,用一周的时间完成一个基于控制台的四则运算程序,实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序。
从《构建之法》第一章的 “程序” 例子出发,像阿超那样,花二十分钟写一个能自动生成小学四则运算题目的命令行 “软件”,满足以下需求:
(以下参考博客链接:http://www.cnblogs.com/jiel/p/4810756.html
 
1. 使用 -n 参数控制生成题目的个数,例如
       Myapp.exe -n 10 -o Exercise.txt
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. 生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式,那么其结果应是真分数
4. 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。
5. 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。
6. 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。
7. 程序应能支持一万道题目的生成。
8. 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,并会输出所有题目中重复的题目,输入参数如下:
     Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt -o Grade.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)
Repeat:2
RepeatDetail:
(1)   2,45+32  Repeat 3,32+45                    
(2)   5,3+(2+1)  Repeat 7,1+2+3
 
解释:
Correct: 5 ----5道题目正确,正确的题号 1,3,5,7,9
Wrong:5 -----5道题目错误,错误的题号 2,4,6,8,10
Repeat:2   2---组题目重复
(1) 第一组 题号2,题目 45+32  与题号3的题目重复,题号3为 32+45
(2)第二组  题号5,题目 3+(2+1) 与题号7的题目重复,题号7为 1+2+3
 
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。

二、.需求分析,即使老师已经给出了题目,也要对题目的需求做分析,需求分析可以是自己的思考分析,也可以是找小学老师,学生甚至家长调查后挖掘出更细致的需求,别小看这个过程,请真实的做这个过程。

该程序能控制需要生成多少的题跟控制操作数的生成,能在可接受范围内生成10000道题。结果应该能接受真分数。然后,能将生成的题目与答案分别加入到相应的文件中。对于题目,能根据一定的规则进行查重。最后能进行作答并进行判错给出相应的信息。


三、.功能设计

  • 基本功能    能生成表达式,并计算出答案

         扩展功能

        高级功能

四、  设计实现,设计包括代码如何组织,你会有哪些Java类,这些类分别负责什么功能,他们之间的关系怎样?你会设计哪些重要的函数,关键的函数是否需要画出流程图?

1、有题目subject类:生成题目的类

2、evaluateExpression类:对表达式求解类

五、.代码说明,你一定花了最多时间在代码的编写与调试上,那么,这个环节请把你的重要代码展示出来,代码的排版请做好。

表达式的生成:

将符号放在数组里面,随机生成数来决定生成的符号。

在用随机数来决定表达式的长度。

若生成一个左括号就将相应右括号生成的位置存进数组里面,

当循环时,若之前有左括号,就应该判断当前循环是否是右括号应生成的位置,进行相应的判断。生成表达式。

若不是随机到左括号,则按照生成一个随机数加一个运算符。

表达式的解答:

将中缀表达式转换成后缀表达式,然后进行计算。这是参考网上的一个算法,通过栈实现。

String eHead = "" + (i + 1) + ". ";
String e ="";
int exlength = (int) (Math.random() * 4 + 2);// 表达式的长度
int lbracket = 0;
int rbracket = 0;
int[] whe = new int[exlength]; // 存放右括号出现的地方
for (int j = 0; j < exlength; j++) {
char s = symbol[(int) (Math.random() * 5)];
// System.out.print(s+"| ");
if (j == exlength - 1 && s == '(') { // 如果最后一次是左括号则表达式不再增加
int count1 = lbracket;
if (lbracket == 0) {
e += "" + (int) (Math.random() * range) + "";
} else {
e += "" + (int) (Math.random() * range) + "";
for (int q = 0; q < count1; q++) {
e += ")";
lbracket--;
}
}
e += "=";
continue;
}
if (lbracket == 0) { // 之前没有左括号
if (s == '(') {
e = e + "" + s + "" + (int) (Math.random() * range)
+ "" + symbol[(int) (Math.random() * 4)] + "";

whe[rbracket] = (int) (Math.random()
* (exlength - j - 1) + j + 1);
// System.out.print("|" + whe[rbracket] + "| ");
lbracket++;
rbracket++;
} else {
e = e + "" + (int) (Math.random() * range) + "" + s
+ "";
}
} else if (s != '(') {// 之前有左括号
int count2 = lbracket;
int count_match = 0;// 匹配到左括号的次数
for (int l = 0; l < count2; l++) {
if (whe[(rbracket-count2) + l ] == j) {
if (count_match == 0) {
e = e + "" + (int) (Math.random() * range)
+ ")";
count_match++;
lbracket--;
} else {
e += ')';
lbracket--;
}
}
}
if (count_match == 0) {
e = e + "" + (int) (Math.random() * range) + "" + s
+ "";
} else {
e += "" + s + "";
}
}

 


六、.测试运行

 

 

 
七、个人软件过程:
  1. 在开始实现程序之前,理解下Personal Software Process Stages(http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/10/22/2220872.html)
  1. 开始实现程序之前,请使用以下PSP表格,在第3列填上自己对每个环节的估计时间(单位:分钟)
  1. 在做每个环节的过程中,请在第4列填上对应环节的实际消耗时间(单位:分钟)在软件开发中,掌握估计时间是一项重要的技能,请通过PSP表格做到
  • 厘清开发的完整环节,争取在每个环节都有实际的工作,一开始边界不清楚是正常的,但请尝试按自己的理解去努力在对应环节做实际的工作。
  • 预估每个环节的时间,并真实统计这些环节的耗时,在完成后输出完整的PSP耗时估计表。
  • 注意:该表格是给自己看的,不要伪造数据!
  • PSP模版表格如下,第3列和第4列分别对应第2列条目的估计时间和真实时间,模版表格里的时间只是示意。
  • PSP2.1 Personal Software Process Stages Time Senior Student Time  
    Planning 计划 8 6  
    · Estimate 估计这个任务需要多少时间 8 6  
    Development 开发 82 100  
    · Analysis 需求分析 (包括学习新技术) 6 10  
    · Design Spec 生成设计文档 5 6  
    · Design Review 设计复审 4 6  
    · Coding Standard 代码规范 3 3  
    · Design 具体设计 10 20  
    · Coding 具体编码 36 21  
    · Code Review 代码复审 7 9  
    · Test 测试(自我测试,修改代码,提交修改) 13 21  
    Reporting 报告 9 6  
    · 测试报告 3 2  
    · 计算工作量 2 1  
    · 并提出过程改进计划 3 3  
             
    七、实验心得:在表达式的生成方面,用了较多的判断,造成结构比较复杂。发现要做好一个看起来挺简单的其实却没那么容易。自己思考了很久如何去计算表达式,试了很多方法始终无法解决。最后,去网上请教了一下大神,才发现有相应的算法能很好的实现该功能,就参考网上的代码自己修改了一下,运行没有报错,但是存在一些bug。所以,还需要进行更深入的学习。该程序就简单实现了一小部分的功能,对于存进文件,查重、判断错误等重要功能没有实现,还需继续努力改进。这次的作业收获还是挺多的。