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MathExamV2.0四则混合运算计算题生成器

时间:2018-09-19 01:20:50      阅读:243      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:写入文本   主函数   有关   设计   这一   题目   负数   mat   一段   

MathExamV2.0四则混合运算计算题生成器----211606360 丁培晖 211606343 杨宇潇

一、预估与实际

PSP2.1 Personal Software Process Stages 预估耗时(分钟) 实际耗时(分钟)
Planning 计划
? Estimate ? 估计这个任务需要多少时间 60 100
Development 开发
? Analysis ? 需求分析 (包括学习新技术) 360 440
? Design Spec ? 生成设计文档 20 20
? Design Review ? 设计复审 30 40
? Coding Standard ? 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) 30 50
? Design ? 具体设计 120 180
? Coding ? 具体编码 350 550
? Code Review ? 代码复审 90 120
? Test ? 测试(自我测试,修改代码,提交修改) 30 45
Reporting 报告
? Test Repor ? 测试报告 30 30
? Size Measurement ? 计算工作量 30 35
? Postmortem & Process Improvement Plan ? 事后总结, 并提出过程改进计划 60 60
合计 1210 1670

二、需求分析

我通过在网络搜索的方式了解到,小学三年级数学有如下的几个特点:

  • 特点1:式子的运算无法得出负数。
  • 特点2:数字范围增加,可以得出上千的结果。
  • 特点3:除数不能为0。
  • 特点4:在一个式子内会使用多个运算符号。
  • 特点5:清楚加减乘除算式的优先级,并且明白括号的意思。
  • 特点6:式子的结果大小限定在10000以内。

经过分析,我认为,这个程序应当:

  • 使用的数字大小应为[0,1000)
  • 并且判断除数的数字大小应为[1,1001)
  • 生成的符号至少两个,并且至少两种。

三、设计

1. 设计思路

这一次的作业,由于需要使用逆波兰表达式,因此我们使用了和上次作业不同的输入文本的方式,这一次使用的是将字符串转为byte[],然后输入文本的方式。
我们还分出了多中方法体以及构造函数,在主函数main()里调用构造函数,在构造函数内调用各个方法体。(第一次作业只建立了一个方法体,并且在主函数调用,显得代码臃肿,因为将所有的算法都集中在一个方法体内,因此作出改变。)

  • 根据题目要求,传入的参数有-n和-grade,因此使用if()判断了参数的-n和-grade的顺序,并建立了一个judge()的方法体,使用正则表达式判断参数的格式。
  • 数字需要随机得出,因此需要建立随机数,随机数有多种。
  • 随机出来的式子需要写入文本,因此创建了一个TxT()的方法,用于创建文本并将式子输入文本当中,使用String数组进行存储式子,并用Byte[]转换,最后输入文本。
  • 答案需要的格式为“等式+答案”,而且不需要小数以及负数,因此将随机数类型定义为整型,并在最后判断答案是否符合要求。
  • 判断加减乘除需要使用到优先级,因此创建了一个Level方法,返回值为0,1,2,用于判断符号的优先级。
  • 因为三年级的式子为四则混合运算,因此使用中序表达式以及逆波兰,将String数组里的式子转化为线性表,最终调用reckon()方法计算线性表内的式子。并返回最终结果。

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2. 实现方案

  • 准备工作:先在Github上创建仓库,克隆到本地,并邀请结伴对象,将代码提交到一个仓库内。
  • 技术关键点:
    • 四则混合运算式子以及括号的判断,需要使用到优先级,因此建立一个关于判断优先级的Level()的方法。
    • 使用随机数Random( )时,需要注意随机数生成范围,比如除数不能为0。
    • 当式子内有减法,需要判断式子的答案是否大于等于0。
    • 使用String数组将式子转换为Byte [] ,并将其全部输入文本。
    • 使用正则表达式、Pattern、Matcher判断输入参数是否达标,不达标则提示输入错误,并结束程序。
    • 使用 DateFormat( )获取系统当前时间。

四、编码

请说明你如何按照设计思路进行编码,并记录你在开发中遇到的问题,与解决过程

1. 调试日志

记录编码调试的日志,请记录下开发过程中的 debug 历程

  • 数据传入栈中,会出现空指针,导致程序不能运行。
    解决方案:检查随机数的生成,看随机数是否和判断条件相符合。
  • 命令行输入格式不对,会出错。
    解决方案:通过字符匹配,如果输出格式不对,报错结束进程。
  • 除法计算,除数生成了0.
    解决方案:在生成随机数时+1.
  • 输入题目个数输入过大,或者输入不是数字,会报错。
    解决方案:用正则表达式来判断传入参数是否合理。
  • 使用逆波兰计算方法不能正确计算。
    解决方案:检查传入参数是否正确,写的方法是否正确,使用方法是否正确。

2. 关键代码

请展示一段程序的关键代码,并解释代码的作用

  • 通过main函数中String[] args的参数,将其传入构造函数内,并在构造函数中判断出-n与-grade的顺序,并将相应的年级和题目数量传入judge()方法体内,判断输入的格式是否正确。
  • 通过了参数格式判断后,将参数传入calculate()和TxT()的方法内。
  • 在calculate()判断传入的年级大小后,根据年级大小调用calculate_1(),calculate_2(),calculate_3()。分别对应一年级、二年级、三年级的式子生成方法。
  • 使用random()随机生成数字。
  • 这一段是调用三年级的式子生成方法。
private void  calculate_3(int count) {
     int i=0;
    while(i<count){
            
            int symbol_number=(int)(Math.random()*5+2);                 //随机生成数字,用于判断符号个数
            int number_1=(int)(Math.random()*1000);                     //随机生成第一个数字
            int number_2=(int)(Math.random()*1000+1);                   //随机生成第二个数字
            int number_3=(int)(Math.random()*1000+1);                   //随机生成第三个数字
            int symbol_1=(int)(Math.random()*4);                        //随机生成第一个符号
            int symbol_2=(int)(Math.random()*4);                        //随机生成第二个符号
            
            if(symbol_number == 2) {
                if(symbol_1==symbol_2)                                  //保证至少有两种运算符号。
                    {continue;}
                if(Level(SymB[symbol_1])<Level(SymB[symbol_2])) {       //比较第一个符号和第二个符号的优先级,并添加括号。
                    QT_1[i]="("+number_1+SymB[symbol_1]+number_2+")"+SymB[symbol_2]+number_3;
                    QT[i]="( "+number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" ) "+SymB[symbol_2] +" " +number_3;
                }
                else if(Level(SymB[symbol_1])>Level(SymB[symbol_2]))  {
                    QT_1[i]=+number_1+SymB[symbol_1]+"(" + number_2 +SymB[symbol_2]+number_3+")";
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" ( "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2]  +number_3+" ) ";
                }
                else {
                    QT_1[i]=+number_1+SymB[symbol_1]+number_2+SymB[symbol_2]+number_3;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2] +" "+number_3;
                }
            }
            //判断运算符为两个之后,开始判断符号优先级,并在式子里添加括号。
            
            
            else if(symbol_number == 3) {   
                if(symbol_1==symbol_2)      //保证式子内至少有两种运算符号
                {continue;}     
                int number_4=(int)(Math.random()*1000+1);
                int symbol_3=(int)(Math.random()*4);
                if(Level(SymB[symbol_1])<Level(SymB[symbol_2])) {
                    QT_1[i]="("+number_1+SymB[symbol_1]+number_2+")"+SymB[symbol_2]+number_3+SymB[symbol_3]+number_4;
                    QT[i]="( "+number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" ) "+SymB[symbol_2] +" " +number_3+" "+SymB[symbol_3]+" "+number_4;
                }
                else if(Level(SymB[symbol_1])>Level(SymB[symbol_2]))  {
                    QT_1[i]=+number_1+SymB[symbol_1]+"(" + number_2 +SymB[symbol_2]+number_3+")"+SymB[symbol_3]+number_4;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" ( "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2]  +number_3+" ) "+SymB[symbol_3]+" "+number_4;
                }
                else if(Level(SymB[symbol_2])>Level(SymB[symbol_3]))  {
                    QT_1[i]=+number_1+SymB[symbol_1]+ number_2 +SymB[symbol_2]+"("+number_3 +SymB[symbol_3]+number_4+")";
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2] +" ( " +number_3+" "+SymB[symbol_3]+" "+number_4+" ) ";
                }
                else {
                    QT_1[i]=+number_1+SymB[symbol_1]+number_2+SymB[symbol_2]+number_3+SymB[symbol_3]+number_4;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2] +" "+number_3+" "+SymB[symbol_3]+" "+number_4;
                }
            }
        //判断运算符为三个之后,开始判断符号优先级,并在式子里添加括号。
            
            
            else if(symbol_number == 4) {
                if(symbol_1==symbol_2)                              //保证式子至少有两种运算符号
                {continue;}
                int number_4=(int)(Math.random()*1000+1);
                int number_5=(int)(Math.random()*1000+1);
                int symbol_3=(int)(Math.random()*4);
                int symbol_4=(int)(Math.random()*4);
                
                if(Level(SymB[symbol_1])<Level(SymB[symbol_2])) {
                    QT_1[i]="("+number_1+SymB[symbol_1]+number_2+")"+SymB[symbol_2]+number_3+SymB[symbol_3]+number_4+SymB[symbol_4]+number_5;
                    QT[i]="( "+number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" ) "+SymB[symbol_2] +" " +number_3+" "+SymB[symbol_3]+" "+number_4+" "+SymB[symbol_4]+" "+number_5;
                }
                
                
                else if(Level(SymB[symbol_1])>Level(SymB[symbol_2])) {
                    QT_1[i]=number_1+SymB[symbol_1]+"("+number_2+SymB[symbol_2]+number_3+")"+SymB[symbol_3]+number_4+SymB[symbol_4]+number_5;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" ( "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2]+" "+number_3+" ) "+SymB[symbol_3]+" "+number_4+" "+SymB[symbol_4]+" "+number_5;
                }
                
                
                else if(Level(SymB[symbol_2])>Level(SymB[symbol_3])) {
                    QT_1[i]=number_1+SymB[symbol_1]+number_2+SymB[symbol_2]+"("+number_3+SymB[symbol_3]+number_4+")"+SymB[symbol_4]+number_5;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 + " "+SymB[symbol_2]+" ( "+number_3+" "+SymB[symbol_3]+" "+number_4+" ) "+" "+SymB[symbol_4]+" "+number_5;
                }
                
                
                else if(Level(SymB[symbol_3])>Level(SymB[symbol_4])) {
                    QT_1[i]=number_1+SymB[symbol_1]+number_2+SymB[symbol_2]+number_3+SymB[symbol_3]+"("+number_4+SymB[symbol_4]+number_5+")";
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 + " "+SymB[symbol_2]+" "+number_3+" "+SymB[symbol_3]+" ( "+number_4+" "+SymB[symbol_4]+" "+number_5+" )";
                }
                
                
                else {
                    QT_1[i]=number_1+SymB[symbol_1]+ number_2+SymB[symbol_2]+number_3+SymB[symbol_3]+number_4+SymB[symbol_4]+number_5;
                    QT[i]=number_1+" "+SymB[symbol_1]+" "+ number_2 +" "+SymB[symbol_2] +" " +number_3+" "+SymB[symbol_3] +" "+number_4+" "+SymB[symbol_4]+" "+number_5;
                }
            }
        //判断运算符为四个之后,开始判断符号优先级,并在式子里添加括号。
            
            else {continue;}        //当symbol_number随机出不需要的数字时,结束本次循环,重新开始新的循环。主要防止出现空指针。
            
            
             List<String> rec= toInfixExpression(QT_1[i]);          //调用中序表达式。
             AS[i]=QT[i]+" = "+reckon(rec);
             
             
             if(reckon(rec)<0 || reckon(rec)>10000)  //当数字的结果大小为负数或者大于10000,结束本次循环,重新生成式子。
             {continue;}
             i++;
             
        }
     
    }

3. 代码规范

请给出本次实验使用的代码规范:

  • 第一条:代码中的变量名不能以下划线开始也不能以下划线结束。
  • 第二条:代码中的命名严禁使用拼音与英文混合,更不许使用中文命名。
  • 第三条:常量命名全部大写,单词键用下划线隔开,力求语义表达完整,不要嫌名字长。
  • 第四条:类型与中括号紧挨相连来定义数组。
  • 第五条:杜绝完全不规范的缩写,避免忘文不知义。
  • 第六条:第四条:不要使用一个常量类维护所有常量,按常量功能进行归类,分开维护。并人工检查代码是否符合规范

五、测试

请思考并记录你认为必要的测试点,并记录测试用例与测试结果

测试编号 具体输入 预期结果 实际结果
1 -n 10 -grade 1 输出10题一年级题目 符合预期
2 -n -5 -grade 1 提示错误,停止运行 符合预期
3 -n 10 -grade 3 输出10题三年级题目 符合预期
4 -grade 3 -n 10 输出10题三年级题目 符合预期
5 A N 提示错误,停止运行 符合预期
6 -n 10.3 -grade 3.0 提示错误,停止运行 符合预期
7 -n 99999 -grade 4 提示错误,停止运行 符合预期

六、总结

请总结过程中的教训和经验,思考

  • 在这一次的作业中,由于使用了逆波兰以及中序表达式,并且还有堆栈和线性表的运用,由于基础薄弱,我和结伴对象在写代码之前,花费了大量的时间去查看相关知识,并查看相关的博客代码,询问班里的大神,最终成功理解了其运算方式。
  • 结对作业和之前的个人作业并不一样,因为是两个人一起敲代码,并且我们的想法以及思路都不同,因此每敲一行,都会对同伴说出关于这一行代码我要用它来做什么,这一行代码的用处。同时,也会提出建议,一种不同的想法,最后撮合而成,出发点不一样,想法不一样。导致了我们可以对代码更好的优化,毕竟当局者迷,旁观者清,有的不必要的代码,确实在旁观看的人会看的更加清晰,并能指出一些错误逻辑。
  • 有关于调用逆波兰和中序表达式两种方法的时候,我不只一次出现了空指针的错误,原因就是if()判断随机数生成的时候,并没有把所有可能列出来,导致出现了if()判断之外的数字,从而导致了需要接收式子的String数组 QT_1并没有获得式子,将一个空数组传入中序表达式内,最终导致程序报错,出现空指针的问题。
  • 在我无法判断出错误地点之时,同伴的几句话,可能是无心,也可能是有意,却能惊醒我这个梦中人,使我发现错误的地方,同时进行修改,最后得出最终结果。
  • 结对编程相比于个人作业,多了头脑风暴和灵感冲撞,在一次次的冲突碰撞之下,在一次次克服难题之下,我们磕磕碰碰,修修改改,最终提交了代码,完成了本次作业。
  • 但是这次的代码依旧有许多不足,我使用了优先级进行判断,然后逐一添加括号,在我的想法中,其实不只是两个数字,甚至可以括三个、四个数字。然而想法是美好的,但真正写出来却只能实现一个括号,只能括两个数字。
  • 代码仍具有局限性,我和结伴对象虽然讨论过,但却没有得出能够符合我们想法的代码,因此只能碍于时限,草草提交了本次作业。代码依旧有着许多不足,能够改进的地方还有很多,相信在下一次的作业中,我能够获得新的想法,同时改进本次的不足,逐一完善我的代码。
  • 结对编程很有趣,两个人的想法冲突,两个人的意见冲突,不仅能给枯燥的编程添加点调味剂,同时也能因为灵感冲突、结合产生新的灵感,可以说是每写出一种想法就能蹦出另外一种更大胆的想法,让人忍不住去尝试,虽然结果往往都是错的,不过说实话,真理不就是在众多的错误中诞生的吗?

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MathExamV2.0四则混合运算计算题生成器

标签:写入文本   主函数   有关   设计   这一   题目   负数   mat   一段   

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