2017-2018-2 20172310『Java程序设计』课程 结对编程练习_四则运算_第一周

2017-2018-2 20172310『Java程序设计』课程 结对编程练习_四则运算_第一周

结对小伙伴：

• 王志伟20172310

需求分析（描述自己对需求的理解，以及后续扩展的可能性）

1. • 能根据用户的需求自动生成一定量的题目，且题目的等级是可改变的。
     如：2 + 5 =
     2+53=
     （2+5）3=
     （2+5）*3/2=
     这些就是不同等级的题目。（操作数和运算符的数量不同，高级题目中含有不同运算级）
   • 支持括号
   • 可独立使用（能实现自己编写测试类单独生成题目的功能）
2. • 题目运算（判题），可独立使用
   • 实现中缀表达式转为后缀表达式并计算
   • 判断用户答题正误，并输出正确结果
3. • 支持真分数
   • 可独立使用
   • 实现分数算式的计算
4. • 后续扩展：完成表达式随机带括号，题目去重化。

设计思路（同时输出UML类图）

1. 在思考第一个问题的时候，我本打算只创建一个类，在这个类中设计三个方法，用来得到三种不同级别的题目，但是这样我就要不停的创造方法，而且方法中还需要不停的初始化不同的Random对象。这时队友提出，要求是随机产生不同等级的题目，就觉得这样太浪费，而且不能够根据实际需要来判定有几个操作符和操作数。这样还容易出现错误。
   
   

这个时候我想到上周学习到的继承，既然每一个方法必不可少的就是运算符和操作数，那么为何不创建一个父类，在父类中就写好这些，于是我们就选择了第二个方法。

• 这是现阶段的一些关键代码

    {
        String num;//
        protected String Expression;//
        String mount;
        String ope; ```

        //我现在需要一个随机数，来表示题目等级，然后随机确定题目的等级
    public String getStage()
    {
         num = getRandomNumber();
         Expression = num +" ";

        Random stsge = new Random();
        int a = stsge.nextInt(4);

        for (int b =0 ;b <= a;b++)
        {
            ope = getOperator();
            Expression += ope + " ";
            num = getRandomNumber();
            Expression += num + " ";
        }

        return Expression;
    }

    }

2.中缀表达式转化为后缀表达式表达式，并计算出结果。
栈是在为解决这个问题的过程中学到的新知识。
> 列表、对列和堆栈都是线性数据结构。堆找 stack类似于队列，差别在于堆栈元素在堆栈的同一端进入和移出堆栈,最后
一个进入栈堆的元素,是第一个移出堆栈的元素,就像放在橱柜中的一叠盘子或堆在谷仓中的一垛干草。堆栈是一种以后进先出方式管理数据的线性数据结构。

按照老师讲解的栈的原理，我整理了一下将中缀表达式变成后缀表达式的思路，举个例子：
9+(3-1)*3+6/2,转换为后缀表达式
1、遇到9 输出9，此时屏幕显示9，栈为空
2、遇到+号，此时栈空，直接入栈，此时屏幕显示9，栈元素只有一个+号
3、遇到左括号，直接入栈，此时屏幕显示9，栈元素为 + （
4、遇到3，输出3，此时屏幕显示9 3，栈元素为+ (
5、遇到-号，栈顶元素为（，入栈，此时屏幕显示9 3，栈元素为+ （ -
6、遇到1，输出1，此时屏幕显示9 3 1，栈元素为+ （ -
7、遇到），持续出栈，直到栈顶为（，并将（出栈但不输出，且）不入栈。此时屏幕显示9 3 1 -，栈元素为+
8、遇到*，此时栈顶元素为+，优先级大于栈顶元素，入栈，此时，屏幕显示9 3 1 -，栈元素为+ *
9、遇到3，输出3，此时屏幕显示9 3 1 - 3，栈元素为+ *
10、遇到+，此时栈顶元素为*，优先级大于等于+，出栈并输出，之后栈顶元素为+，优先级依然大于等于+，出栈并输出，此时栈空，+入栈，
此时屏幕显示9 3 1 - 3 * +，栈元素为+
11、遇到6，输出6.此时屏幕显示9 3 1 - 3 * + 6，栈元素为+
12、遇到/，优先级大于栈顶元素，入栈，此时屏幕显示9 3 1 - 3 * + 6，栈元素为+ /
13、遇到2，输出2，此时屏幕显示9 3 1 - 3 * + 6 2
14、此时所有输入读取完毕，将栈中元素依次出栈至空，最后，屏幕显示9 3 1 - 3 * + 6 2 / +


- 现阶段代码（可能还有一些瑕疵，后续还会继续修改）
        public class Transvertor {
        private int num1, num2, value1, value2, number;
        private Stack stack1 = new Stack();
        private String result1;
        private int[][] array = {{0, 0, 0, 0, 0},
                {0, 1, 1, -1, -1},
                {0, 1, 1, -1, -1},
                {0, 1, 1, 1, 1},
                {0, 1, 1, 1, 1}};

        public Transvertor() {
        num1 = 0;
        num2 = 0;
        value1 = 0;
        value2 = 0;
        result1=" ";

        }


        public String getAnswer(String Expression) { 

        StringTokenizer st = new StringTokenizer(Expression);
        while (st.hasMoreTokens()) {
            String A = st.nextToken();

            if (A.equals("-")  || A.equals("+") || A.equals("×") || A.equals("÷")) {
                switch (A) {
                    case "+":
                    number = 1;
                        break;
                    case "-":
                        number = 2;
                        break;
                    case "×":
                        number = 3;
                        break;
                    case "÷":
                        number = 4;
                        break;
                }

                if (stack1.empty()) {

                    stack1.push(A);
                    num1 = number;
                    value1++;

                } else {

                    num2 = number;

                    if (array[num1][num2] <= 0) {
                        stack1.push(A);
                        value1 += 1;
                    } else {
                        result1 += stack1.pop()+" ";
                        stack1.push(A);
                    }
                }
            }
            else
                result1 += A + " ";

        }
        for (int y = 0; y < value1; y++)
            result1 += stack1.pop()+" ";

        return result1;

    }

    public String getResult()
    {
        return  result1;
    }
}


3.真分数的实现现阶段还只有简单的想法，代码还没有编写完成。٩(๑❛ᴗ❛๑)۶

## 类图
![](https://images2018.cnblogs.com/blog/1333074/201805/1333074-20180501211144804-778876923.png)







注释：
- Fraction类是为了产生一个真分数，而且可以独立使用。
- Issue类产生随机的操作数和操作符，是Expressions类的父类，Expressions用来生成一个含有真分数的但现阶段不含括号的表达式。
- Transvertor类是关键，包含两个方法，一个将中缀表达式转后缀表达式，一个根据后缀表达式计算出结果。
- Questions类进行实例化。
- Judgement类用来测试用户回答是否正确，并统计正确的个数以计算正确率


## 对结对的小伙伴做出评价
- 对队友的评价:
    - 编写代码的能力很强，代码的逻辑清晰、简单。
    - 变通能力很强哟(〃'▽'〃)，就像是在中缀表达式转后缀表达式时，我们需要判断到底该是操作符还是操作数时，老师给出的意见是利用ASCII字符集来判断它是否在48-57的范围之内，但是我们在产生表达式时就已经存在分数，所以这样来判断是比较麻烦的，于是队友机智地换了一种思路——直接判断操作符。(。＾▽＾)厉害。
    - 但因为思路比较简单，所以代码不够精简，后期还可以继续改进。
    - 有一些小的方面没有考虑清楚，有一些小的差错。

- 前期我们是打算一起完成全部的任务，但是因为各自的时间有差异，而且虽然一起讨论是有效果的，但存在差异的地方才是应该重点讨论的地方，而且每个人都有不同的想法，我们要依靠一定的自己的力量来完成一些事情，而不是全程遇到问题不自己思考就寻求队友帮助
为了更加的高效且团队成员能够都能展现自己能力，所以我们进行了采取了分工合作的方式。
在产生表达式时主要是我进行代码的编写，中缀表达式转为后缀表达式主要是我的队友完成的，当然我们都有互相接受对方的意见，
并且一起将代码进行修改和调试，这样更加高效的完成我们的自主学习任务


##  预估项目各个环节完成时间
|PSP2.1|Personal Software Process Stages|预估耗时（小时）|实际耗时（小时)
| --------   | :----------------:|:----------------:|:---------------:  |:-----:|
|Planning|计划|1|5/6
|Estimate|估计这个任务需要多少时间|0.5|
|Development|开发|16|
|Analysis|需求分析 (包括学习新技术)|4|
|Coding Standard|代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)|0.5|0.5
|Design UML|设计项目UML类图|1|
|Coding|具体编码|18|
|Code Review|代码复审|2|
|Test|测试（自我测试，修改代码，提交修改)|2|
|Size Measurement|计算工作量（实际时间）|0.5|
|Postmortem & Process Improvement Plan|事后总结, 并提出过程改进计划|3|
||合计|48.5|




## 参考资料
-  [《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》](https://book.douban.com/subject/26851579/)

-  [《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导](http://www.cnblogs.com/rocedu/p/5182332.html)

- [四则运算出题](http://www.cnblogs.com/l534891619/p/8682457.html)