自动生成四则运算题目

Posted 2020-06-23

主要功能：程序能自动生成小学四则运算题目，除了整数以外，还能支持真分数的四则运算。参考链接 http://www.cnblogs.com/jiel/p/4810756.html

设计思想：

• 算术表达式为      e := n | e₁ + e₂ | e₁ − e₂ | e₁ × e₂ | e₁ ÷ e₂ | (e) , 其中e, e₁和e₂为表达式，n为自然数或真分数
• 设计思路      

1. 可将算式等价于   e = [num1 (a) num2] (b) [num3 (c) num4]
2. 其中 num1, num2, num3, num4 为运算数，随机取整数或真分数； a, b, c 为运算符号
3. 等式的body大小主要取决于a, b, c 的值，用数组定义运算符取值如下：

4. char ysf[5] = {‘+‘, ‘-‘, ‘*‘, ‘%‘, NULL };

   当 b 取NULL时，算式变换为  e = [num1 (a) num2] (c) num4

　　　　当 c  取NULL时，算式变换为  e = [num1 (a) num2] (b) num3

　　　　以此类推，但要求 a  不能为NULL。

　　4.　形成初期代码：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include<stdlib.h> 
 3 #include<time.h>
 4 #include<iostream>
 5 #define random(x) (rand()%(x))  
 6 using namespace std;
 7 int main()
 8 {
 9     int num1 = 0, num2 = 0, num3 = 0, num4 = 0;
10     int a = 0, b = 0, c = 0;
11     char ysf[5] = {‘+‘, ‘-‘, ‘*‘, ‘%‘, NULL };
12     time_t t;
13     srand((unsigned)time(&t));   //重置随机数种子
14     int n;
15     cin >> n ;
16     for (int i = 1; i <= n; i++)   // 生成n道题
17     {
18         do   // a运算符不为NULL
19         {
20             a = random(5);
21         } while (a == 4);
22 
23         b = random(5);
24         c = random(5);
25 
26         if (b == 4 && c != 4 )
27         {
28             cout << "(" << num1 << ‘ ‘ << ysf[a] << ‘ ‘ << num2 << ")" << ‘ ‘ << ysf[c] << ‘ ‘ << num4<< ‘ ‘ << ‘=‘<< ‘ ‘ << endl;
29         }
30         else if (b != 4 && c == 4)
31         {
32             cout << "(" << num1 << ‘ ‘ << ysf[a] << ‘ ‘ << num2 << ")" << ‘ ‘ << ysf[b] << ‘ ‘ << num3 << ‘ ‘ << ‘=‘ << ‘ ‘ << endl;
33         }
34         else if (b != 4 && c != 4)
35         {
36             cout << "(" << num1 << ‘ ‘ << ysf[a] << ‘ ‘ << num2 << ")" << ‘ ‘ << ysf[b] << ‘ ‘ << "(" << num3 << ‘ ‘ << ysf[c] << ‘ ‘ << num4 << ")" << ‘ ‘ << ‘=‘ << ‘ ‘ << endl;
37         }
38         else
39         {
40             cout <<num1 << ‘ ‘ << ysf[a] << ‘ ‘ << num2 << ‘ ‘ << ‘=‘ << ‘ ‘ << endl;
41         }
42 
43     }
44     return 0;
45 }

运行截图：

　　　　

设计完善：

1. 完善num(1...4)能随机产生整数或分数
2. _{分数的分子与分母不为0}
3. 如果分数的分子大于分母，则对调分子和分母的值 
4. 将算式放进数组 e[100] 里面，单字符的运算符将其转换为数组格式，再用strcat函数放进e里面  
5. 完善后的程序代码：

 

  1 #define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE 1
  2 #define _CRT_NONSTDC_NO_DEPRECATE 1
  3 
  4 #include <stdio.h>
  5 #include<stdlib.h> 
  6 #include<time.h>
  7 #include<iostream>
  8 #include<string>
  9 
 10 char randnum1(int r);  //随机生成num，如果是分数，转为random2
 11 char random2(int r);     //随机生成分数形式的num
 12 char * zhuanhuan(int i);  // 单字符符号转为数组
 13 int input(int r);  // 插入等式e
 14 int reset();
 15 
 16 char e[100];  //定义全局变量 数组e存放等式
 17 
 18 #define random(x) (rand()%(x))  
 19 using namespace std;
 20 int a = 0, b = 0, c = 0;
 21 char ysf[5] = { ‘+‘, ‘-‘, ‘*‘, ‘%‘, NULL };
 22 int main()
 23 {
 24     time_t t;
 25     srand((unsigned)time(&t));   //重置随机数种子
 26     int n,r; //n 参数控制生成题目的个数, r 参数控制题目中数值范围
 27     cout << "请输入 n (题数)，和 r (数值范围)的值： ";
 28     cin >> n >> r ;
 29     cout <<"\\n";
 30     for (int i = 1; i <= n; i++)   // 生成n道题
 31     {
 32         do   // a运算符不为NULL
 33         {
 34             a = random(5);
 35         } while (a == 4);
 36 
 37         b = random(5);
 38         c = random(5);
 39 
 40         input(r);
 41         cout << e << endl;
 42         cout << "\\n";
 43         reset();
 44     }
 45     return 0;
 46 }
 47 
 48 int input(int r)
 49 {
 50     if (b != 4 || c != 4)
 51     {
 52         strcat(e, "(");
 53         randnum1(r);    //插入num1
 54         strcat(e, " ");
 55         strcat(e, zhuanhuan(a));
 56         strcat(e, " ");
 57         randnum1(r);    //插入num2
 58         strcat(e, ")");
 59         if (b == 4 && c != 4)
 60         {
 61             strcat(e, " ");
 62             strcat(e, zhuanhuan(c));
 63             strcat(e, " ");
 64             randnum1(r);    //插入num4
 65             strcat(e, " ");
 66             strcat(e, "=");
 67             strcat(e, " ");
 68         }
 69         else if (b != 4 && c == 4)
 70         {
 71             strcat(e, " ");
 72             strcat(e, zhuanhuan(b));
 73             strcat(e, " ");
 74             randnum1(r);
 75             strcat(e, " ");
 76             strcat(e, "=");
 77             strcat(e, " ");
 78         }
 79         else
 80         {
 81             strcat(e, " ");
 82             strcat(e, zhuanhuan(b));
 83             strcat(e, " ");
 84             strcat(e, "(");
 85             randnum1(r);    //插入num3
 86             strcat(e, " ");
 87             strcat(e, zhuanhuan(c));
 88             strcat(e, " ");
 89             randnum1(r);    //插入num4
 90             strcat(e, ")");
 91             strcat(e, " ");
 92             strcat(e, "=");
 93             strcat(e, " ");
 94         }
 95     }
 96     else
 97     {
 98         randnum1(r);    //插入num1
 99         strcat(e, " ");
100         strcat(e, zhuanhuan(a));
101         strcat(e, " ");
102         randnum1(r);    //插入num2
103         strcat(e, " ");
104         strcat(e, "=");
105         strcat(e, " ");
106     }
107 
108     return 0;
109 }
110 
111 char randnum1(int r) //对数进行随机
112 {
113     int t = 0;
114     t = random(2); //对临时变量t随机，结果为0，这个数为整数，结果为1则为分数
115     if (t == 0)
116     {
117         int    num;
118         do
119         {
120             num = random(r + 1);
121         } while (num == 0); // 随机整数不为 0
122 
123         char buf[10];  
124         itoa(num, buf, 10); //将整数转换char类型存储buf中
125         strcat(e, buf); //插入e
126     }
127     else
128     {
129         random2(r);
130     }
131     return 0;
132 }
133 
134 char random2(int r) //分数随机
135 {
136     
137     int x, y; //x为分子，y为分母
138     do  
139     {
140         x = random(r + 1);
141     } while (x == 0); //分子不为0
142     do
143     {
144         y = random(r + 1);
145     } while (y == 0 || y == x);    //分母不为0，且不等于分子
146     
147     if (x > y) //如果分子比分母大，则对调分子分母位置
148     {
149         int t = x;
150         x = y;
151         y = t;
152     }
153     char bufx[10];
154     char bufy[10];
155     itoa(x, bufx, 10);
156     itoa(y, bufy, 10);
157     strcat(e, bufx);
158     strcat(e, "/");
159     strcat(e, bufy);
160     return 0;
161 }
162 
163 char * zhuanhuan(int i) // 单字符符号转为数组
164 {
165     char *m = (char *)malloc(sizeof(char) * 2);
166     m[0] = ysf[i];
167     m[1] = ‘\\0‘;
168     return m;
169 }
170 
171 int reset() //将数组e清零
172 {
173     for (int i = 0; i < 100;i++)
174     {
175         e[i] = 0;
176     }
177     return 0;
178 }

 

程序执行截图（Visual Studio 2015）：

　　　　　　

 

尚需完善：1. 减号左边需大于右边；  2.同等级符号可去括号   

编写程序时出现的问题：由于无法将符号位用strcat直接插入数组，所以需要进行转换

strcat(e, ysf[a]);      //程序报错

//正确方法：
char *m = (char *)malloc(sizeof(char) * 2);
m[0] = ysf[a];
m[1] = ‘\\0‘;
strcat(e, m);

鸣谢 @冯老师  &  @助教老师们