构建之法--简单四则运算

作业要求地址：http://www.cnblogs.com/xiangxuer/p/9695909.html

github地址：https://github.com/GVictory/MakeOutQuestions

前言：

　　上软件工程课中出现了一道例子，即阿超做了一个简单的四则运算用于给他儿子出题，为了练手，将在于此模仿阿超将简单的四则运算做出来，该四则运算为初步版本，仅仅包含正整数的加减乘除，不包括括号。

题目要求：

 

　　任何编程语言都可以，命令行程序接受一个数字输入，然后输出相应数目的四则运算题目和答案。例如输入数字是 30， 那就输出 30 道题目和答案。 运算式子必须至少有两个运算符，运算数字是在 100 之内的正整数，答案不能是负数。 如：23 - 3 * 4 = 11

所用版本：

　　操作系统：windows10

　　开发环境：intellij IDEA 2016.4

　　开发语言：java

 实现思路：

　　这个程序分两个步骤，第一个是出题，第二个是解题，出题即使用stringbuilder的方式将字符串拼接起来，将四个操作字符归为一个字符组，然后使用随机函数随机获取，数字也是采用随机函数获得的。第二个是解题，解题使用到了栈，将每一个遇到的数字入到数字栈，将每一个遇到的操作字符进行判断，如果为*或/就直接取出数字栈的数字进行运算，如果遇到+或-则压入操作栈中，当将所有的数字压入栈后，最后将所有的数字按栈的数字进行加减运算。

个人软件过程耗时估计与统计表：

 

Personal Software Process Stages	Time Senior Student	Time
计划	1	1
估计这个任务需要多少时间	4	6
开发	1	2
需求分析 (包括学习新技术)	0.5	0.5
生成设计文档	0.5	0.5
设计复审	0.5	0
代码规范	0	0.5
具体设计	0.5	0.5
具体编码	1	2
代码复审	0.5	0.5
测试（自我测试，修改代码，提交修改）	0.5	0.5
报告	0.5	0.5
测试报告	0.5	0.5
计算工作量	2	2
并提出过程改进计划	1	1

 

实现代码：

　　设计一个栈出来：

 

public class Stack<T> {
    private int top;
    private List<T> list;

    public Stack() {
        top=-1;
        list=new ArrayList<T>();
    }

    public T getTop(){
        return list.get(top);
    }

    public T pop(){
        T template=list.get(top);
        list.remove(top);
        top--;
        return template;
    }

    public T push(T data){
        list.add(data);
        top++;
        T template=list.get(top);
        return template;
    }

    public Boolean isEmpty(){
        if (top==-1){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }
}

 

　　编写创建题目函数：

    private static String getQuestion(Integer operatorNumber,Integer numberRange){
        char[] operator = new char[]{'+', '-', '*', '/'};
        Random random = new Random();
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (int operatorIndex = 0; operatorIndex < operatorNumber; operatorIndex++) {
            stringBuilder.append(random.nextInt(numberRange+1));
            stringBuilder.append(operator[random.nextInt(4)]);
        }
        stringBuilder.append(random.nextInt(numberRange+1));
        return stringBuilder.toString();
    }

　　编写解题函数：

   private static Float getAnswer(String question){
        Stack<Character> operatorStack=new Stack<Character>();
        Stack<Float> numberStack=new Stack<Float>();
        char operatorTemp;
        StringBuilder numberTemp=new StringBuilder();
        for (int questionIndex=0;questionIndex<question.length();questionIndex++){
            char singleChar=question.charAt(questionIndex);
            if (Character.isDigit(singleChar)){
                numberTemp.append(singleChar);
            }else {
                if (!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='*'){
                    operatorStack.pop();
                    numberStack.push(numberStack.pop()*Float.valueOf(numberTemp.toString()));
                }else if (!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='/'){
                    operatorStack.pop();
                    numberStack.push(numberStack.pop()/Float.valueOf(numberTemp.toString()));
                }else if(!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='-'){
                    numberStack.push(-Float.valueOf(numberTemp.toString()));
                }else {
                    numberStack.push(Float.valueOf(numberTemp.toString()));
                }
                operatorStack.push(singleChar);
                numberTemp.delete(0,numberTemp.length());
            }
        }
        if (!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='*'){
            numberStack.push(numberStack.pop()*Float.valueOf(numberTemp.toString()));
            operatorStack.pop();
        }else if (!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='/'){
            numberStack.push(numberStack.pop()/Float.valueOf(numberTemp.toString()));
            operatorStack.pop();
        }else if(!operatorStack.isEmpty()&&operatorStack.getTop()=='-'){
            numberStack.push(-Float.valueOf(numberTemp.toString()));
        }else {
            numberStack.push(Float.valueOf(numberTemp.toString()));
        }
        while (!operatorStack.isEmpty()){
            operatorStack.pop();
                numberStack.push(numberStack.pop()+numberStack.pop());
        }
        return numberStack.pop();
    }
}

　　编写启动主类代码：

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        HashMap<String, Float> hashMap = new HashMap<>();
        System.out.print("请输入需要创建的题目的个数：");
        int count = scanner.nextInt();
        String questionTemp;
        float answertemp;
        for (int index = 0; index < count; index++) {
            do {
                questionTemp = getQuestion(2, 100);
                answertemp = getAnswer(questionTemp);
            } while (answertemp < 0);
            hashMap.put(questionTemp, answertemp);
        }
        Set<Map.Entry<String, Float>> ms = hashMap.entrySet();
        for (Map.Entry entry : ms) {
            System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
        }
    }

运行结果：

 总结：

这个程序相对比较简单，主要是对进栈出栈的应用，其重点在于如何进栈的点和出栈的把握。