结对作业

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这个作业的目标	进行结对，培养团队协作和沟通交流能力，开发一个自动生成小学四则运算题目的项目

成员：朱俊锋 3123004467
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1. PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	30	30
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	10	10
·Development	·开发	351	363
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	20	25
· Design Spec	· 生成设计文档	15	20
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	10	12
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	6	6
· Design	· 具体设计	30	30
· Coding	· 具体编码	200	200
· Code Review	· 代码复审	40	40
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	30
Reporting	报告	60	70
· Test Report	· 测试报告	30	40
· 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	20	20
合计		451	473

2. 效能分析
   改进时间：约 30 分钟。
   改进思路：
   优化表达式生成逻辑，减少不必要的递归调用。
   在生成题目时，使用 HashSet 来存储已经生成的题目，避免重复生成。

3. 设计实现过程

• 类的设计
  Fraction 类：用于表示分数，包含分子和分母，实现了分数的四则运算和化简功能。
  Problem 类：表示一个题目，包含表达式字符串和计算结果。
  ArithmeticProblemGenerator 类：主类，包含生成题目、写入文件、读取文件和检查答案等功能。
• 函数关系
  generateRandomFraction 方法：生成随机分数。
  generateRandomOperator 方法：生成随机运算符。
  generateExpression 方法：生成一个表达式并计算结果。
  generateProblems 方法：生成指定数量的不重复题目。
  writeProblems 和 writeAnswers 方法：分别将题目和答案写入文件。
  readFile 方法：从文件中读取内容。
  checkAnswers 方法：检查答案的正确性并统计结果。
• 关键函数流程图
  generateProblems 方法的流程图如下：
  

4. 代码说明

• Fraction 类

点击查看代码

class Fraction {
    int numerator;
    int denominator;

    public Fraction(int numerator, int denominator) {
        this.numerator = numerator;
        this.denominator = denominator;
        simplify();
    }

    // 化简分数
    private void simplify() {
        int gcd = gcd(numerator, denominator);
        numerator /= gcd;
        denominator /= gcd;
    }

    // 计算最大公约数
    private int gcd(int a, int b) {
        return b == 0 ? a : gcd(b, a % b);
    }

    // 分数加法
    public Fraction add(Fraction other) {
        int newNumerator = numerator * other.denominator + other.numerator * denominator;
        int newDenominator = denominator * other.denominator;
        return new Fraction(newNumerator, newDenominator);
    }

    // 分数减法
    public Fraction subtract(Fraction other) {
        int newNumerator = numerator * other.denominator - other.numerator * denominator;
        int newDenominator = denominator * other.denominator;
        return new Fraction(newNumerator, newDenominator);
    }

    // 分数乘法
    public Fraction multiply(Fraction other) {
        int newNumerator = numerator * other.numerator;
        int newDenominator = denominator * other.denominator;
        return new Fraction(newNumerator, newDenominator);
    }

    // 分数除法
    public Fraction divide(Fraction other) {
        int newNumerator = numerator * other.denominator;
        int newDenominator = denominator * other.numerator;
        return new Fraction(newNumerator, newDenominator);
    }

    @Override
    public String toString() {
        if (denominator == 1) {
            return String.valueOf(numerator);
        } else if (numerator > denominator) {
            int whole = numerator / denominator;
            int remainder = numerator % denominator;
            return whole + "'" + remainder + "/" + denominator;
        } else {
            return numerator + "/" + denominator;
        }
    }
}

思路：该类用于表示分数，通过构造函数初始化分子和分母，并调用 simplify 方法进行化简。提供了分数的四则运算方法，方便后续计算。toString 方法用于将分数转换为指定格式的字符串。

• generateProblems 方法

点击查看代码

private static List<Problem> generateProblems(int numProblems, int range) {
    List<Problem> problems = new ArrayList<>();
    Set<String> uniqueExpressions = new HashSet<>();

    while (problems.size() < numProblems) {
        Problem problem = generateExpression(range);
        if (problem != null &&!uniqueExpressions.contains(problem.expression)) {
            problems.add(problem);
            uniqueExpressions.add(problem.expression);
        }
    }
    return problems;
}

5. 项目小结

• 成功之处：
  实现了题目生成、答案计算和答案检查的基本功能。
  代码结构清晰，类和方法分工明确，易于维护和扩展。
• 不足之处：
  性能方面还有提升空间，特别是在生成大量题目时，速度较慢。
  代码的错误处理还可以进一步完善，以应对更多异常情况。
• 经验分享：
  在开发过程中，先进行需求分析和设计，再进行具体编码，可以提高开发效率。
  使用测试用例来验证程序的正确性，确保程序的稳定性。
• 教训总结：
  在编写递归函数时，要注意递归终止条件，避免出现无限递归的情况。
  在处理文件操作时，要考虑文件不存在、文件读写权限等异常情况。
• 结对感受
  在结对编程过程中，我们可以相互交流、相互学习，及时发现和解决问题。同时，通过分工合作，提高了开发效率。

6. 闪光点和建议
   • 闪光点：
     队友在算法设计方面有很好的思路，能够提出一些优化方案。
     队友在代码编写过程中，注重代码的规范性和可读性。
   • 建议：
     可以更加注重代码的性能优化，提前考虑代码的复杂度。
     在遇到问题时，可以更加积极地进行讨论，共同寻找解决方案。