js苦中作乐 实现小学四则运算生成器网页端（已完成）
四则运算自动生成程序
github项目传送门：https://github.com/LuozhanH/calculateApp.git
在线地址demo：https://luozhanh.github.io/calculateApp/
项目成员：罗展宏，谢东洪
一、项目相关要求
实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序，并且具有验证对错的功能。
需求分析：
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使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如：
Myapp.exe -n 10 // 将会生成10个题目
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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。
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生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1 − e2的子表达式，那么e1 ≥ e2。
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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。
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每道题目中出现的运算符个数不超过3个。
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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。
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
……
PS： 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。
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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
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程序应能支持一万道题目的生成。
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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，输入参数如下：
Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.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)
二、PSP
PSP2.1
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PSP2.1 |
Personal Software Process Stages |
预估耗时（分钟） |
实际耗时（分钟） |
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Planning |
计划 |
100 | 60 |
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· Estimate |
· 估计这个任务需要多少时间 |
100 | 60 |
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Development |
开发 |
710 | 860 |
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· Analysis |
· 需求分析 (包括学习新技术) |
120 | 180 |
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· Design Spec |
· 生成设计文档 |
60 | 40 |
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· Design Review |
· 设计复审 (和同事审核设计文档) |
30 | 120 |
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· Coding Standard |
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) |
30 | 10 |
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· Design |
· 具体设计 |
120 | 60 |
|
· Coding |
· 具体编码 |
210 | 360 |
|
· Code Review |
· 代码复审 |
40 | 60 |
|
· Test |
· 测试（自我测试，修改代码，提交修改） |
100 | 30 |
|
Reporting |
报告 |
100 | 100 |
|
· Test Report |
· 测试报告 |
40 | 40 |
|
· Size Measurement |
· 计算工作量 |
30 | 30 |
|
· Postmortem & Process Improvement Plan |
· 事后总结, 并提出过程改进计划 |
30 | 30 |
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合计 |
850 | 1020 |
三、开发预备
在实现代码之前，先对整个程序做了大概的了解。这个程序的关键点，在于如何实现四则运算的保存和计算结果。
通过不断查阅资料，发现了一个做运算程序非常实用的算法——调度场算法和逆波兰表达式
首先，我们先简单地介绍一下这两个方法：
调度场算法：
该算法规则为：从左到右遍历中缀表达式的每个数字和符号，如果是数字就输出，即成为后缀表达式的一部分，若是符号，则判断其与栈顶符号的优先级，是右括号或优先级低于栈顶符号（乘除优先于加减），则栈顶元素依次出栈并输出，并将当前的符号进栈，一直到最终输出后缀表达式为止。
逆波兰表达式：
逆波兰的求值步骤：
- 初始化一个空堆栈
- 如果字符是一个操作数，把它压入栈
- 如果字符是一个操作符号，弹出两个操作数，执行恰当操作，然后把结果压入堆栈，如果不能够弹出两个操作数，那么后缀表达式的语法错误。
- 到后缀表达式末尾，从堆栈中弹出结果，若后缀表达式格式正确，那么堆栈应该为空。
四、设计程序流程
五、关键代码
- 将问题/答案下载成一个.txt文件，因为js没办法操作本地文件，所以我们将文件转URI再又用户决定是否下载
// 生成txt文件，并且可以输出下载 function download(filename, text) { var pom = document.createElement('a'); pom.setAttribute('href', 'data:text/plain;charset=utf-8,' + encodeURIComponent(text)); pom.setAttribute('download', filename); if (document.createEvent) { var event = document.createEvent('MouseEvents'); event.initEvent('click', true, true); pom.dispatchEvent(event); } else { pom.click(); } } - 产生分数以及化简分数
// 分数化简 （a为分子，b为分母，mf为最大公约数） function fenShu (a,b,mf) { if(mf==1) { // 不需要化简分式 if(a>b && b!=1) { // 分子比较大，则转化为真分式 return parseInt(a/b) + '’' + a%b + '/' + b; } else if(a<b) { // 分子小则保留输出 return a + '/' + b; } else { // 分子分母相等，则为一 return 1; } } else { // 需要化简分式 // 对x,y根据最大公因子进行化简 var x = a/mf; var y = b/mf; // 判断分母是否为1 if(y==1) { return x; } else { return fenShu(x,y, getMaxFactor(x, y)); // 递归化简 直到最后为最简式子 } } } // 最简分数式 function simpleFenshu (num) { num = num.toString(); if (num.indexOf('/') == -1) { return num; } else { var arr = num.split('/'); arr[0] = Number(arr[0]); arr[1] = Number(arr[1]); return fenShu(arr[0], arr[1], getMaxFactor(arr[0], arr[1])); } } // 分数产生器 function createFenshu () { // 为了不产生比较难运算的分数，所以随机分子分母设定范围在（1，30）之间 var son_a = GetRandomNum(1,30); var par_b = GetRandomNum(1,30); var son_c = GetRandomNum(1,30); var par_d = GetRandomNum(1,30); // 合并成为分数X/Y var X = son_a + "/" + par_b; var Y = son_c + "/" + par_d; // 取最大公约数 max_x = getMaxFactor(son_a,par_b); max_y = getMaxFactor(son_c,par_d); // 取得最终返回的最简分数表示 var N = fenshu(son_a,par_b,max_x); var M = fenshu(son_c,par_d,max_y); return N; } - 插入括号（只有在计算符为2或者3的时候插入，这里只放了 3个数 的情况）
var m = GetRandomNum(1, 4); if (m == 1) { return "( " + a[0] + Arr[n] + a[1] + " )" + Arr[n1] + "( " + a[2] + Arr[n2] + a[3] + " )"; } else if(m==2){ return a[0] + Arr[n] + "( " + a[1] + Arr[n1] + a[2] + " )" + Arr[n2] + a[3]; } else if(m==3){ return "( " + a[0] + Arr[n] + a[1] + " )" + Arr[n1] + a[2] + Arr[n2] + a[3]; } else { return a[0] + Arr[n] + a[1] + Arr[n1] + "( " + a[2] + Arr[n2] + a[3] + " )"; } - 调度场算法实现
//优先级判断 function getPrioraty(value){ switch(value){ case '+': case '-': return 1; case '*': case '÷': return 2; default: return 0; } }//调度场的关键判断函数
if(isOperator(cur)){ if(cur == '('){ outputStack.push(cur); }else if(cur == ')'){ var po = outputStack.pop(); while(po != '(' && outputStack.length > 0){ outputQueue.push(po); po = outputStack.pop(); } if(po != '('){ throw "error: unmatched ()"; } }else{ while(prioraty(cur, outputStack[outputStack.length - 1]) && outputStack.length > 0){ outputQueue.push(outputStack.pop()); } outputStack.push(cur); } }else{ outputQueue.push(cur); } - 逆波兰函数
function evalRpn(rpnQueue){ var outputStack = []; while(rpnQueue.length > 0){ var cur = rpnQueue.shift(); if(!isOperator(cur)){ outputStack.push(cur); }else{ if(outputStack.length < 2){ throw "unvalid stack length"; } var sec = outputStack.pop(); var fir = outputStack.pop(); outputStack.push(getResult(fir, sec, cur)); } } if(outputStack.length != 1){ throw "unvalid expression"; }else{ return outputStack[0]; } }
六、测试运行
- 整体风格
- 10000道题目测试
- 在线答题测试
- 下载题库以及题库答案
七、项目小结
- 数据结构很重要：一开始编写代码的时候没有考虑到如何查重的问题，所以直接用数组来存储数据而没有建树，导致后来查重只能用结果来查询。
- 1 + 1 > 2：结对编程过程中遇见问题都是可以两个人一起讨论解决，而且都是线下，工作效率奇高，遇见问题又不用孤孤单单自己问度娘，思路方法都可以互相共享，真香！
- Js真香：上次作业最终我们两个都没有选择用Js实现，这次拿到需求分析完毕直接Js开撸（其实有先在网上看过Java跟Py的源码，发现用html+Js也可以实现才用的）
