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
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
其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量，括号内的是对/错题目的编号。为简单起见，假设输入的题目都是按照顺序编号的符合规范的题目。
二、需求分析：
程序实现的是自动生成四则运算表达式的程序，并且支持自动计算结果和批改的功能，通过输入生成题目的数量和运算底数的氛围，生成包含‘+’，‘-’，‘*’，‘÷’，‘（’，‘）’的四则运算表达式，其中表达式的数包含自然数和分数，分数以真分数和带分数的形式出现。例如（1/2和1‘2/3）。程序支持1W道题目的生成，生成题目后将题目和题目的运算结果保存至文件保存。程序能够对生成的题目进行查重，不允许出现重复的题目。用户通过UI界面答题，程序能够和正确答案进行匹配，进行自动批改。并将最终结果进行分析。
三、功能设计：
基本功能：
通过web浏览器进入主界面，选择需要生成的题目数量，然后选择运算难度，后台通过运算生成题目并返回至主界面显示。用户通过分页进行答题，提交后将显示正确答案与试卷结果 分析。至此用户完成该程序功能。
扩展功能：
添加出题人与答题人角色，出题人可为教师，教师通过创立小组，小组有唯一编号（可用二维码形式），答题人通过扫描二维码加入小组答题。提交后教师可以查看已提交的用户试题，并且可以对所有答题结果进行数据分析。
高级功能：
待定
四、设计实现：
1.程序入口类（App.java）
实现程序入口（暂时实现为控制台程序），web 前端UI页面待定，等待课程设计实现。该类主要实现主程序的命令输入和命令提示，并完成表示式的生成。
2.工具类（utilClass.java）
该类为工具类，内部包含各种生成表达式需要使用的函数，如获取随机数，获取随机操作符，获取子表达式，删除括号等等。
3.文件读写类（FileWirter.java）
该类为文件读写类，实现对文件的写入，主要完成对表达式的存储和正确答案的存储。
4.测试类（test.java）
该类为测试类，实现在编码过程中对主要功能的单元测试。
五、测试运行：
1.程序开始运行（暂定为控制台程序，课程设计实现web端UI界面）
2.输入应生成的表达式数量
3.输入运算数的范围
题目已经生成并保存至文件中
题目文件 Exercise.txt
答案文件 Answers.txt
六、PSD统计：
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PSP2.1
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Personal Software Process Stages
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Time Senior Student
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Time
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Planning
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计划
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30
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20
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· Estimate
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估计这个任务需要多少时间
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800
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700
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Development
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开发
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600
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500
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· Analysis
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需求分析 (包括学习新技术)
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10
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5
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· Design Spec
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生成设计文档
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30
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40
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· Design Review
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设计复审
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10
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10
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· Coding Standard
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代码规范
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10
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10
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· Design
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具体设计
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20
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15
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· Coding
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具体编码
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600
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500
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· Code Review
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代码复审
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10
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10
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· Test
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测试（自我测试，修改代码，提交修改）
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20
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30
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Reporting
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报告
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30
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60
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·
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测试报告
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10
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10
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·
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计算工作量
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10
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10
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·
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并提出过程改进计划
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5
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5
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（单位：分钟）
七、源
八、小结：
因为程序前期实现为使用JAVA String保存表达式，已实现表达式的生成和运算，但是查重应使用二叉树结构存储表达式才能实现，目前该程序还为实现查重功能。因此有待改进和完善。编写该程序的主要难点在于表达式括号的随机插入和对String类型的表达式进行分解操作数和运算符进行运算。其中遇到的最大问题在于如何对各种类型的操作数进行运算，最后的方案实现为通过将表达式中的自然数，真分数，带分数均转换为带有分母的分数形式。然后表达式带有了统一特征，即操作符和分子/分母形式，运算方式为对各种操作符实现分数的运算算法，并将最后结果进行约分得出答案。其中无疑会碰到int型无法存储超过32767数的分母，导致程序异常。最后用JAVA long类型解决该问题。