2016012036+小学四则运算练习软件项目报告

Posted 2020-10-28 夜访吸血鬼110

需求分析

　　首先明确项目需要，一个可以定做小学四则运算的程序。所以需要我们能够随机生成不同的四则运算，范围应在100以内，包含“+，-，*，÷”四种操作。要求：不存在小数，题目尽量不重复。

功能设计

　　基本功能应当包括，读入用户想要定制的算式数，以及对应的运算符数量，然后生成对应数目和难度的四则运算式子。并由程序自己计算，给出相应的答案。

　　扩展功能可以用：在算式中包含括号，计算存在真分数的式子。

设计实现

　　由计算机生成随机的第一个数字、运算符、后续数字、完成计算、显示结果等等。

　　在生成后续数字时，可以限定生成条件以保证运算结果不会出现分数和负数的情况。

代码详解

　Lib类中　

 1 static String createFormula()
 2     {
 3         int  digital, sign = 0;
 4         char symbol = 0;
 5         String formula = "";
 6 
 7         digital = (int)(Math.random()*20);
 8         formula = formula + digital;
 9 
10         for(int i=0; i<5; i++)
11         {
12             if(sign >= 2)
13                 sign = (int)(Math.random()*2);
14             else sign = (int)(Math.random()*4);
15 
16             if(sign == 0) {
17                 symbol = \'+\';
18                 digital = (int)(Math.random()*20+1);
19             }
20             else if(sign == 1) {
21                 symbol = \'-\';
22                 digital = (int)(Math.random()*digital+1);   //¼õÈ¥ÉÏÒ»¸ödigital
23             }
24             else if(sign == 2) {
25                 symbol = \'*\';
26                 digital = (int)(Math.random()*(100/(digital+1))+1);
27 
28             }
29             else if(sign == 3) {
30                 symbol = \'÷\';
31                 for(int j=2; j<=digital; j++)
32                     if(digital%j == 0) {
33                         digital = j;
34                         break;
35                     }
36             }
37             formula = formula + symbol + digital;
38         }
39         return formula;
40     }

使用createFormula()创建算式，：

　　1、随机生成算式第一个数（20以内）

　　2、依次确定（生成）五个运算符以及第二个数字

　　　　（1）sign用于避免出现连续的“乘”、“除”运算（原理：sign随机确定运算符，sign的上一个值>=2时，后面生成的运算符只有“+”、“-”）

　　　　（2）为避免出现负数，当sign为“-”时，后一个数的生成范围为“比上一个数小”

　　　　（3）当sign为“×”时，为避免出现大雨100的结果，第二个数的生成范围为[0,100/上一个数]

　　　　（4）当sign为“÷”时，为保证不出现分数，第二个数为 [2~第一个数] 这个范围内找“第一个数的因数”生成

　　3、实现字符串拼接

	static int answerFormula(String formula)
	{
		char[] charArray = formula.toCharArray();
		int[] stackForInt = new int[10];
		char[] stackForChar = new char[10];
		int topOfInt = -1, topOfChar = -1, num = 0;

		for(int i=0; i<charArray.length; i++){

			//System.out.println(i+" :"+topOfInt+" "+topOfChar);


			if(Character.isDigit(charArray[i])) {
				num = num*10 + charArray[i]-\'0\';
				if(i == charArray.length - 1)
					stackForInt[++topOfInt] = num;
			}
			else {
				stackForInt[++topOfInt] = num;
				num = 0;

				if(topOfChar == -1) stackForChar[++topOfChar] = charArray[i];
				else if(charArray[i]==\'*\' || charArray[i]==\'÷\') {
					if(stackForChar[topOfChar] == \'*\' || stackForChar[topOfChar] == \'÷\') {
						int num1 = stackForInt[topOfInt--];
						int num2 = stackForInt[topOfInt--];
						char symbol = stackForChar[topOfChar--];
						if(symbol == \'*\') stackForInt[++topOfInt] = num1 * num2;
						else if(symbol == \'÷\') stackForInt[++topOfInt] = num2 / num1;

						stackForChar[++topOfChar] = charArray[i];
					}
					else if(stackForChar[topOfChar] == \'+\' || stackForChar[topOfChar] == \'-\') {
						stackForChar[++topOfChar] = charArray[i];
					}

				}
				else if(charArray[i]==\'+\' || charArray[i]==\'-\') {
					if(topOfChar == -1) stackForChar[++topOfChar] = charArray[i];
					else {
						while(topOfChar != -1) {
							int num1 = stackForInt[topOfInt--];
							int num2 = stackForInt[topOfInt--];
							char symbol = stackForChar[topOfChar--];
							if(symbol == \'+\') stackForInt[++topOfInt] = num1 + num2;
							else if(symbol == \'-\') stackForInt[++topOfInt] = num2 - num1;
							else if(symbol == \'*\') stackForInt[++topOfInt] = num1 * num2;
							else if(symbol == \'÷\') stackForInt[++topOfInt] = num2 / num1;
						}
					}
					stackForChar[++topOfChar] = charArray[i];
				}
			}
		}

		while(topOfChar!=-1) {
			int num1 = stackForInt[topOfInt--];
			int num2 = stackForInt[topOfInt--];
			char symbol = stackForChar[topOfChar--];
			if(symbol == \'+\') stackForInt[++topOfInt] = num1 + num2;
			else if(symbol == \'-\') stackForInt[++topOfInt] = num2 - num1;
			else if(symbol == \'*\') stackForInt[++topOfInt] = num1 * num2;
			else if(symbol == \'÷\') stackForInt[++topOfInt] = num2 / num1;
		}

		return stackForInt[0];
	}

答案部分：使用中序运算式转成后序运算式以计算表达式

　　1、stackForInt：模拟int栈

　　2、stackForChar：模拟字符栈

　　3、topOfChar / topOfInt：模拟栈顶

将string类型的算式转化成数组

用中序运算读取字符数字并计算得出答案

static void printFormula(String[] formulaList, int n)throws IOException
	{
		FileOutputStream fs = new FileOutputStream(new File("result.txt"));
		PrintStream p = new PrintStream(fs);
			p.println("2016012036");
        for(int i=0; i<n; i++)
            p.println(formulaList[i]);
		p.close();
	}

　　在result中显示结果（优先显示学号信息）

在Main中

public static void main(String args[])
	{
		Scanner input = new Scanner(System.in);
		int n;
		n = input.nextInt();
		String[] formulaList = new String[50];
		for(int i=0; i<n; i++)
		{
			 formulaList[i] = Lib.createFormula();
			//System.out.println(formula);
			int answer = Lib.answerFormula(formulaList[i]);

			formulaList[i] = formulaList[i] + \'=\' + answer;
		}

		try {
				Lib.printFormula(formulaList, n);
			}
        	catch(IOException ioe) {
		        ioe.printStackTrace();
        	}
	}

　　主函数循环n次，生成n个式子并完成计算，catch异常。

结果展示

基本实现了基础功能

用“模块化”将代码分块实现，避免了很多不必要的麻烦，整个项目实现起来也更加流畅，思路更加清晰，对效率的提高有很大帮助。

PSP展示

　　这次作业战线拉得特别长，从分块方式等开始慢慢构思，很多思考过程都是在平时的生活中完成的，而且在实现过程中因为不熟练，每天的进度非常低，所以并没有使用PSP……而且之前也败在没有真正习惯事先定好时间计划，所以实在没办法进行PSP展示。

https://git.coding.net/yfxxf/SZYS.git