软件开发与创新-结对编程

一.程序简介
该程序主要是面对小学生的一项自动进行四则运算练习题的程序，主要拥有以下功能：
（1）题目生成：自动生成包含两个运算符的三元表达式（如 5 + 3 × 2），支持加减乘除四则运算。
（2）运算符优先级处理：根据乘除优先于加减的规则自动调整运算顺序。
（3）数值范围控制：所有操作数为0-100的整数，但显示为一位小数（如5.0），最终结果四舍五入为整数。
（4）避免除数为零：除法运算中，强制生成非零除数。
（5）结果有效性：确保计算结果在0-1000之间，若生成无效结果（如负数或超限），自动重新生成题目。
（6）分组练习与批改：每轮生成10道题目为一组，用户逐题作答。
（7）实时批改反馈：显示每题正确答案，统计本组正确率及累计正确率。
（8）最终输出总正确率（如总正确率: 270/300 (90.0%)）。
用户交互设计：
（1）分组显示：每轮显示=== 第N组题目 ===，降低一次性做题压力。
（2）清晰提示：题目格式为[序号] 数字 运算符 数字 运算符 数字 = （如[1] 7.0 × 3.0 + 2.0 = ）。
（3）即时反馈：批改时标注正确/错误，并展示正确答案，帮助用户及时纠错。

二.小组成员
2352629（本人） 2352732（另一位同学）

三.算法设计思路

1. 函数功能设计
   1.1get_priority 函数：
   该函数的作用是确定运算符的优先级。对于乘法（*）和除法（/），其优先级设为 2；对于加法（+）和减法（-），优先级设为 1。这样在后续计算表达式结果时，就能依据运算符优先级来确定运算顺序。
   1.2calculate 函数：
   此函数用于执行具体的算术运算。它接收两个操作数 a 和 b 以及一个运算符 op，根据运算符的不同，进行相应的加法、减法、乘法或除法运算，并返回运算结果。在进行除法运算时，需要注意除数不能为 0。
   1.3compute_result 函数：
   该函数用于计算包含两个运算符的表达式的结果。它接收三个操作数 a、b、c 以及两个运算符 op1 和 op2。通过调用 get_priority 函数比较两个运算符的优先级，若 op2 的优先级高于 op1，则先计算 b 和 c 的运算结果，再与 a 进行 op1 运算；反之，则先计算 a 和 b 的运算结果，再与 c 进行 op2 运算。最后将结果四舍五入为整数并返回。
2. main 函数的整体流程
   2.1初始化部分：
   利用 srand(time(0)) 对随机数生成器进行初始化，保证每次运行程序时生成的随机数不同，设定总题目数量 total 为 300，每组题目数量 group_size 为 10，初始化已完成的组数 group_count 为 0，累计正确题目数量 total_correct 为 0。
   2..2题目循环生成与批改部分：
   运用 for 循环来控制题目生成的总数，每次循环生成一组题目，在每组题目生成过程中，使用另一个 for 循环生成 10 道题目（若剩余题目不足 10 道，则生成剩余数量的题目），针对每道题目，随机生成三个操作数 a、b、c 和两个运算符 op1、op2。在生成除法运算时，要确保除数不为 0，调用 compute_result 函数计算该题的正确答案，并将结果存储在 results 数组中。若结果不在 0 到 1000 的范围内，则重新生成操作数，直至结果有效。
   显示题目，让用户输入答案，并将用户答案存储在 answers 数组中，完成一组题目后，对该组题目进行批改。遍历 answers 数组和 results 数组，比较用户答案和正确答案，统计该组正确的题目数量 group_correct，并输出批改结果，更新累计正确题目数量 total_correct，输出该组的正确率和累计正确率。
   2.3最终成绩输出部分：
   所有题目完成后，输出最终的总正确率。

四.程序代码

点击查看代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

// 运算符优先级
int get_priority(char op) {
    return (op == '*' || op == '/') ? 2 : 1;
}

// 执行运算（返回浮点数结果）
double calculate(double a, char op, double b) {
    switch(op) {
        case '+': return a + b;
        case '-': return a - b;
        case '*': return a * b;
        case '/': return a / b;  // 注意除数不能为0
        default:  return 0;
    }
}

// 计算表达式结果（考虑运算顺序）
int compute_result(double a, char op1, double b, char op2, double c) {
    double result;
    if (get_priority(op2) > get_priority(op1)) {
        result = calculate(a, op1, calculate(b, op2, c));
    } else {
        result = calculate(calculate(a, op1, b), op2, c);
    }
    return (int)round(result);  // 四舍五入为整数
}

int main() {
    srand(time(0));
    const int total = 300;
    int group_size = 10;
    int group_count = 0;
    int total_correct = 0;

    for (int count = 0; count < total; ) {
        printf("\n=== 第%d组题目 ===\n", group_count + 1);
        int answers[10] = {0};
        int results[10] = {0};
        int group_correct = 0;

        // 生成一组题目
        for (int i = 0; i < group_size && count < total; i++, count++) {
            // 生成第一个运算
            double a = rand() % 101;
            char op1 = "+-*/"[rand() % 4];
            double b = 0;

            // 处理除法特殊情况
            if (op1 == '/') {
                do {
                    b = (rand() % 100) + 1;  // 确保除数不为0
                } while (fabs(a) < 0.0001 && fabs(b) < 0.0001); // 避免0/0
            } else {
                b = rand() % 101;
            }

            // 生成第二个运算
            char op2 = "+-*/"[rand() % 4];
            double c = 0;
            if (op2 == '/') {
                do {
                    c = (rand() % 100) + 1;
                } while (fabs(c) < 0.0001);
            } else {
                c = rand() % 101;
            }

            // 计算正确答案（四舍五入）
            results[i] = compute_result(a, op1, b, op2, c);
            
            // 确保结果有效
            while (results[i] < 0 || results[i] > 1000) {
                // 重新生成数字
                a = rand() % 101;
                b = rand() % 101;
                c = rand() % 101;
                results[i] = compute_result(a, op1, b, op2, c);
            }

            // 显示题目（显示一位小数）
            printf("[%d] %.1f %c %.1f %c %.1f = ", 
                  i+1, a, op1, b, op2, c);
            scanf("%d", &answers[i]);
        }

        // 批改本组题目
        printf("\n=== 批改结果 ===\n");
        for (int i = 0; i < group_size && i < total - group_count * group_size; i++) {
            if (answers[i] == results[i]) {
                printf("? 第%d题正确\n", i+1);
                group_correct++;
            } else {
                printf("? 第%d题错误 (正确答案: %d)\n", i+1, results[i]);
            }
        }

        total_correct += group_correct;
        printf("本组正确: %d/%d\n", group_correct, group_size);
        printf("累计正确: %d/%d (%.1f%%)\n", 
              total_correct, count, total_correct * 100.0 / count);
        group_count++;
    }

    printf("\n=== 最终成绩 ===\n");
    printf("总正确率: %d/%d (%.1f%%)\n", 
          total_correct, total, total_correct * 100.0 / total);
    
    return 0;
}

五.程序运行结果截图
程序通过对题目进行分组，每组十道题目，对于小数结果实行四舍五入的取舍，当十道题目完成后系统会自动统计正确率，并对题目进行批改，显示正确答案，确保用户可以实时进行练习和了解错误题目。

六.结对编程作业体会
在本次结对编程实验中，我们深刻体会到了合作带来的高效与质量提升。两人一组，一人编码、一人审核，随后交换角色，这种模式让我们对代码有了更全面的把控，编码初期，我们围绕 “生成符合要求的四则运算题” 展开讨论，比如在处理除法时确保除数不为 0，以及如何保证答案在 0 到 1000 之间。当一人编写代码时，另一人能及时发现逻辑漏洞或代码瑕疵。例如，在生成题目循环中，审核同学发现未充分考虑结果范围的检查逻辑，及时提醒补充while (results[i] < 0 || results[i] > 1000)的循环处理，确保每道题答案有效，交换角色后，双方对代码各部分的理解更加深入。编写批改部分时，通过讨论优化了代码结构，使批改逻辑更清晰。这种思想碰撞不仅完善了代码细节，还让我们对程序整体逻辑有了更深刻的认识。此外，结对编程有效提升了效率。两人互相监督、交流，避免了单人编程时可能出现的思路停滞或拖延。遇到问题时，两人共同探讨解决方案，如在运算符优先级处理上，通过交流确保compute_result函数逻辑正确，减少了试错时间，总的来说，结对编程通过互相检查、思想碰撞和角色交换，不仅提升了代码质量与效率，还增强了我们对编程细节的把控能力。这种合作模式让我们意识到，团队协作能更高效地解决问题，同时促进彼此编程能力的提升。