四则运算生成--java

一、题目描述:
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
 
二 需求分析
  1.实现带有自然数,真分数,假分数,少于3个运算符的四则等式
  2.实现查重,运算
  3.拥有万级别的出解题能力
 
三、功能设计
       通过给定的参数,生成四则运算表达式,同时将题目与答案存入txt文件
  可在题目的txt文件中按规范作答,再执行校对答案的代码,将答题情况存入txt文件中,文件中记录的各题的对错情况
  由于个人能力不足,而且时间仓促,没有实现查重功能,也没时间去实现输入相关的功能,但不少功能是本人自己在未参考他人的情况下写出来的
四、设计实现
     
  自上而下分别是
    表达式转换类
    答案校对类
    中缀表达式生成类
    分数类
    存储文件类
    字符栈类
    分数栈类
    测试类
五、部分代码说明
public MidExpressionCreator(int _max, int _num) throws IOException{
        String temp = "";
        for (int i = 0; i < _num; i++) {
            temp = this.MidExpressionCreate(_max);
        }
    }
    String MidExpressionCreate(int _max){
        operatorindex = random.nextInt(2) + 1;
        String midexpressionop = "";
        midexpressionop += OperatorRandom();
        int temp = 0;//用来访问后缀表达式
        int opindex = 0;//记录运算符个数
        boolean flag;//标记是否加了括号和运算符,防止加得过多
        while(operatorindex>opindex && operatorindex>1) {
        //生成不带数字的中缀表达式
            flag = false;
            while(true){
                if(IsOperator(midexpressionop.charAt(temp))){
                    opindex++;
                    flag = true;
                    int r = random.nextInt(130);
                    if(r<20){//给表达式加括号并在前面加运算符
                        midexpressionop += "(" + midexpressionop + ")";
                    }else if (r<50) {//在表达式前面加运算符
                        midexpressionop = OperatorRandom() + midexpressionop;
                    }else if (r<70){//给表达式加括号并在前面加运算符
                        midexpressionop = "(" + midexpressionop + ")" + OperatorRandom();
                    }else if(r>100){//在表达式后面加运算符
                        midexpressionop += OperatorRandom();
                    }else if(operatorindex>opindex && random.nextInt(100)>66){
                        opindex++;
                        if(random.nextInt(100)>50){
                            midexpressionop += OperatorRandom()+"("+OperatorRandom()+")";
                        }else {
                            midexpressionop="("+OperatorRandom()+")"+OperatorRandom()+midexpressionop;
                        }
                    }
                    if(temp == 1 || temp == 2)
                        temp = 0;
                }
                if(flag)
                    break;
                temp++;
            }
        }
        midexpressionop += '=';
        String midexpression = "";
        for (int i = 0; i < midexpressionop.length(); i++) {
        //在上面生成的表达式中加入数字,生成最终的中缀表达式
            if(IsOperator(midexpressionop.charAt(i))){
                if(i==0){
                    midexpression += new NumberRe(_max).toString() + " ";
                    midexpression += midexpressionop.charAt(i) + " ";
                }else{
                    if(midexpressionop.charAt(i-1) == ')'){
                        midexpression += midexpressionop.charAt(i) + " ";
                    }else {
                        midexpression += new NumberRe(_max).toString() + " ";
                        midexpression += midexpressionop.charAt(i) + " ";
                    }
                }
            }else {
                if (midexpressionop.charAt(i) == ')'
                        && IsOperator(midexpressionop.charAt(i-1))) {
                    midexpression += new NumberRe(_max).toString() + " ";
                    midexpression += ')' + " ";
                }else if (midexpressionop.charAt(i) == '='
                        && IsOperator(midexpressionop.charAt(i-1))){
                    midexpression += new NumberRe(_max).toString() + " ";
                }else {
                    if(midexpressionop.charAt(i) != '=')
                        midexpression += midexpressionop.charAt(i) + " ";
                }
            }
        }
        return midexpression;
    }

  以上为中缀表达式生成类的部分代码。

我的中缀表达式生成思路是:

    先生成一个运算符,然后使用随机数循环执行以下某个选择

    (1)给该运算符加上一对括号(即左右各加一个括号),然后在左边或者是右边加上一个运算符

    (2)如果现在的运算符总数比指定的运算符数量少两个以上,就在左边或者右边加上一个运算符,再继续在同一边加上一对括号,并在该对括号里加上一个运算符

如上所述,生成一个由运算符和括号所组成的字符串,然后遍历该字符串,在合适的位置加上字符串,具体算法见代码,不多加说明。

其他部分的代码所使用的算法都是很常见的,就不多加说明了。

 

六、测试运行
 
执行题目生成代码,即可生成左边两个txt文件,在question.txt文件中作答以后,执行校对代码,即可根据右边的grade.txt文件获得答题情况。
 

七、源代码

 https://gitee.com/yiusnow/OperationYiusnow.git

 

八、小结

    由于平时不经常写代码,所以此次的作业写得很慢,不少小bug都调了挺长时间,而且还是一些bug。很多地方不懂得优化,题目的生成很快,即使是一万题也没问题,但答案的计算很慢,就算是十道题也得计算一会儿。

    尽管只是个小程序,但对于不常写代码的我来说,收获还是挺大的,但同时也给计算机类专业的我敲了一个警钟。

 
 
 
posted @ 2018-03-31 22:44  凛23  阅读(586)  评论(0编辑  收藏  举报