第一次作业——四则运算

Posted 2020-10-08 流砂风凌

 

一、需求分析

         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

二、功能设计

• 基本功能

1. 每个数字定义为一个包含分子、分母、符号的结构体
2. 随机生成数字
3. 随机生成四则运算符号
4. 随机生成括号
5. 在重新定义的数字上实现通分、约分、以及加减乘除的基本操作
6. 将生成的式子以及计算出的答案保存到txt文件
7. 对提供的式子和答案进行打分校验，包括查重，并将统计结果保存到txt文件
8. 通过命令行传递参数

三、设计实现

• 整体思路是根据范围随机生成参数，然后随机生成操作符和括号，然后用两个字符串数组分别存储txt中可让小学生看懂的表达式格式，另一个数组存储电脑计算的表达式格式，不太想用常规的中缀转后缀表达式进行计算，所以直接使用eval对表达式进行 计算，不过这部分有点问题，当结果是无限小数时由于变量长度导致不能转变为分数。
• 关于查重功能的实现。在表达式生成的时候直接按照数字的大小排序存入到字符串数组中，操作符也是类似，具体还得看代码，，在进行打分校验的时候，如果表达式的结果相同，就通过存储的表达式对比进行查重，不过这种查重有很小概率会有BUG。

四、代码说明

 1 //    生成题目
 2     public static String rubric(int m,int []num,int optn){
 3      char[] ch=new char[]{\'+\',\'-\',\'*\',\'/\'};
 4      char[] ch2=new char[]{\'+\',\'-\',\'×\',\'÷\'};
 5      char[] opt=new char[optn+1];
 6      int i=new Random().nextInt(5);
 7      int fs=new Random().nextInt(10);
 8      int a=0,b=0;
 9      String rub;
10 //     随机生成括号
11      if(i==0&&optn!=0){
12          a=new Random().nextInt(optn+1);
13          while(a>=b){
14          b=new Random().nextInt(optn+1)+1;
15          }
16          if(a==0&&b!=optn+1){
17              rub="("+Integer.toString( num[0]);
18          }
19          else{
20          rub=Integer.toString( num[0]);
21          b=0;
22          }
23      }
24      else{
25      rub=Integer.toString( num[0]);
26      }
27      rubs[m]=rub;
28 //     合成四则运算表达式
29      int[] temp=new int[optn+1];
30         for(int j=0;j<=optn;j++){
31             int t=new Random().nextInt(4);
32             temp[j]=t;
33            opt[j]=ch[t];
34            if(b!=0){
35                rub=rub+opt[j];
36                rubs[m]=rubs[m]+ch2[t];
37                if(a!=0&&j==a-1){
38                    rub=rub+"(";
39                    rubs[m]=rubs[m]+"(";
40                }
41                rub=rub+num[j+1];
42                rubs[m]=rubs[m]+num[j+1];
43                if(b-1==j){
44                    rub=rub+")";
45                    rubs[m]=rubs[m]+")";
46                }
47            }
48            else{
49            rub=rub+opt[j]+num[j+1];
50            rubs[m]=rubs[m]+ch2[t]+num[j+1];
51            }
52         }      
53      num=sort(num);
54      for(int j=0;j<num.length;j++){
55          houzhui[m]=houzhui[m]+String.valueOf(num[j]);
56      }
57      temp=sort(temp);
58      for(int j=0;j<temp.length;j++){
59          houzhui[m]=houzhui[m]+ch[temp[j]];
60      }
61         rubs[m]=rubs[m]+" =";
62         return rub;
63     }

五、测试运行

 

 

六、PSP展示(单位：天）

PSP2.1	Personal Software Process Stages	Time Senior Student	Time
Planning	计划	1.5	1
· Estimate	估计这个任务需要多少时间	1.5	1
Development	开发	1.2	0.8
· Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	10分钟	10分钟
· Design Spec	生成设计文档	5分钟	0分钟
· Design Review	设计复审	5分钟	0分钟
· Coding Standard	代码规范	5分钟	2分钟
· Design	具体设计	20分钟	20分钟
· Coding	具体编码	1天	0.8天
· Code Review	代码复审	10分钟	5分钟
· Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	20分钟	10分钟
Reporting	报告	20分钟	20分钟
·	测试报告	5分钟	0
·	计算工作量	5分钟	0
·	并提出过程改进计划	50分钟	0

 

七、小结

      此外这次作业的内容看起来并不是很难，但是真正做起来的时候还是很花时间的，尤其是在一些细节的地方，因为不太想用老师上课分享的方法做，所以作业完成度不高。

      最后附上代码地址：https://gitee.com/royal_cfp/arithmetic