GitHub地址:https://github.com/TaoTaoLv1/arithmetic
结对伙伴:叶文涛
项目要求:
实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序.
- 使用 -n 参数控制生成题目的个数(完成)
- 使用 -r 参数控制题目中数值的范围, 。该参数可以设置为1或其他自然数。(完成)
- 生成的题目中计算过程不能产生负数(完成)
- 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。(完成)
- 程序一次运行生成的题目不能重复,生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件(完成)
- 每道题目中出现的运算符个数不超过3个(完成)
- 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(完成)
- 程序应能支持一万道题目的生成。(完成)
- 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。(完成)
设计:
分为两个部分,第一是生成题目,生成表达式及答案后写入当前目录下的文件,第二是判断答案是否正确,读取文件后判断,再将结果写入当前目录下的文件。
代码
主函数
public static void main(String[] args){ System.out.println("请选择功能:"); System.out.println(" 1. 四则运算生成器"); System.out.println(" 2. 答案对比"); System.out.print("请输入你的选择[1/2]:"); int choose = new Scanner(System.in).nextInt(); switch (choose){ case 1: ProducerController producerController = new ProducerController(); producerController.ConstructProblem();break; case 2: JudgeAnswerController judgeAnswerController = new JudgeAnswerController(); judgeAnswerController.start();break; default: System.out.println("输入不正确,请输入1或2");main(args);break; } }
整数生成器与真分数生成器函数
public String[] createProblem(int range){ Random random = new Random(); int operatorCount = 1 + random.nextInt(3); //随机操作符的个数(1-3个) int operand[] = new int[operatorCount + 1]; //操作数个数 int[] operatorIndex = index(operatorCount, 4, random); for(int i = 0; i < operatorCount + 1; i++){ operand[i] = random.nextInt(range); } String formula = stitchingFormula(operatorCount, operand, operatorIndex); //计算结果 Calculator calculator = new Calculator(); int res = calculator.algorithm(formula); String formulaRes[] = new String[2]; if (res > 0){ formulaRes[0] = formula; formulaRes[1] = String.valueOf(res); }else { return createProblem(range); } return formulaRes; }
public String[] createProblem(int range){ Random random = new Random(); int operatorCount = 1 + random.nextInt(3); //操作符的个数1-3 CreateInteger create = new CreateInteger(); int[] operatorIndex = create.index(operatorCount,2, random); //操作符的下标 //生成第一个操作数 int[] coprimeNumber1 = createCoprimeNumbers(range, random); int x = coprimeNumber1[0]; int y = coprimeNumber1[1]; String s = shamToProperFraction(x, y); for(int i=0; i < operatorCount; i++){ //生成剩下的操作数 int[] coprimeNumber = createCoprimeNumbers(range, random); int numx = coprimeNumber[0]; int numy = coprimeNumber[1]; String currentOpreator = OPERATOR[operatorIndex[i]]; if(currentOpreator.equals("+")){ //加法 x = x * numy + y * numx; y = y * numy; }else { //减法 int count = 0; while(x * numy - y * numx < 0){ //差为负数 coprimeNumber = createCoprimeNumbers(range, random); numx = coprimeNumber[0]; numy = coprimeNumber[1]; count++; if (count >= 5){ numx = x - 1; numy = y; } } x = x * numy - y * numx; y = y * numy; } String num = shamToProperFraction(numx, numy); s += currentOpreator + num; } int greatFactor = greatFactor(x,y); x /= greatFactor; //最终结果化简 y /= greatFactor; String res = shamToProperFraction(x, y); s += "="; String formulaRes[] = {s, res}; return formulaRes; } /** * 假分数转化为真分数 * @param x 分子 * @param y 分母 * @return */ public String shamToProperFraction(int x, int y){ if (x > y){ int n = x / y; x = (x - n * y); if (x == 0){ return String.valueOf(n); } return n + "'" + x + "/" + y; }else if (x == y){ return "1"; }else if (y == 1){ return String.valueOf(x); }else if (x == 0){ return "0"; } return x + "/" + y; } }
计算结果函数
public int algorithm(String s) { Stack<Integer> numStack = new Stack<>(); //放数字 Stack<String> operatorStack = new Stack<>(); //放操作符 HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); //存放运算符优先级 hashMap.put("(", 0); hashMap.put("+", 1); hashMap.put("-", 1); hashMap.put("*", 2); hashMap.put("÷", 2); String formula = s.replaceAll(" ", ""); for (int i = 0; i < formula.length();) { StringBuilder digit = new StringBuilder(); //StringBuilder类中的方法主要偏重于对于字符串的变化,例如追加、插入和删除等,这个也是StringBuffer和String类的主要区别。 char c = formula.charAt(i); //将式子字符串切割为c字符 while (Character.isDigit(c)) { //判断字符是否为10进制数字,将一个数加入digit digit.append(c); i++; if (i < formula.length()){ c = formula.charAt(i); }else { break; } } if (digit.length() == 0){ //当前digit里面已经无数字,即当前处理符号 switch (c) { case '(': { operatorStack.push(String.valueOf(c));//如果是( 转化为字符串压入字符栈 break; } case ')': { //遇到右括号了计算,因为(的优先级最高 String stmp = operatorStack.pop(); //如果是),将符号栈栈顶元素取到 while (!operatorStack.isEmpty() && !stmp.equals("(")) { //当前符号栈里面还有+ - * / int a = numStack.pop(); //取操作数a,b int b = numStack.pop(); int result = calculate(b, a, stmp); //计算 if(result < 0) return -1; numStack.push(result); //将结果压入栈 stmp = operatorStack.pop(); //符号指向下一个计算符号 } break; } case '=': { //遇到等号了计算 String stmp; while (!operatorStack.isEmpty()) { //当前符号栈里面还有+ - * /,即还没有算完 stmp = operatorStack.pop(); int a = numStack.pop(); int b = numStack.pop(); int result = calculate(b, a, stmp); if(result < 0) return -1; numStack.push(result); } break; } default: { //不满足之前的任何情况 String stmp; while (!operatorStack.isEmpty()) { //如果符号栈有符号 stmp = operatorStack.pop(); //当前符号栈,栈顶元素 if (hashMap.get(stmp) >= hashMap.get(String.valueOf(c))) { //比较优先级 int a = numStack.pop(); int b = numStack.pop(); int result =calculate (b, a, stmp); if(result < 0) return -1; numStack.push(result); } else { operatorStack.push(stmp); break; } } operatorStack.push(String.valueOf(c)); //将符号压入符号栈 break; } } } else { //处理数字,直接压栈 numStack.push(Integer.valueOf(digit.toString())); //Integer.valueof()返回的是Integer对象,而Integer.parseInt()返回的是int型 continue; //结束本次循环,回到for语句进行下一次循环,即不执行i++(因为此时i已经指向符号了) } i++; } return numStack.peek(); //返回栈底数字即等式的答案。 }
判断结果函数
public void start(){ System.out.print("请输入待验证答案路径:"); Scanner scanner = new Scanner(System.in); String exerciseFilePath = scanner.next(); System.out.print("请输入程序生成答案文件路径:"); String answerFilePath = scanner.next(); try { List<String> exerciseAnswers = exerciseFileReader(exerciseFilePath); List<String> answers = answerReader(answerFilePath); List<String> correct = new ArrayList<>(); List<String> wrong = new ArrayList<>(); int max = Math.max(exerciseAnswers.size(), answers.size()); int num = 1; for (int i = 0; i < max; i++){ if (exerciseAnswers.get(i).equals(answers.get(i))){ correct.add(String.valueOf(num++)); }else { wrong.add(String.valueOf(num++)); } } File grade = new File("Grade.txt"); if (grade.exists()){ grade.delete(); } if (grade.createNewFile()){ FileOutputStream gradeOutput = new FileOutputStream(grade); PrintStream gradePrintStream = new PrintStream(gradeOutput); String corrects = String.join(",", correct); gradePrintStream.println("Correct:" + correct.size() + " (" + corrects + ")"); String wrongs = String.join(",", wrong); gradePrintStream.println("Wrong:" + wrong.size() + " (" + wrongs + ")"); } System.out.println("判定完成"); } catch (FileNotFoundException e) { System.out.println("文件不存在"); } catch (IOException e) { System.out.println("文件读入异常"); } } public List<String> exerciseFileReader(String path) throws IOException { BufferedReader exerciseReader = new BufferedReader(new FileReader(path)); String exerciseAnswer = ""; List<String> exerciseAnswers = new ArrayList<>(); while ((exerciseAnswer = exerciseReader.readLine()) != null){ String[] split = exerciseAnswer.split("="); if (split[1] != null){ exerciseAnswers.add(split[1]); }else { exerciseAnswers.add(" "); } } return exerciseAnswers; }
测试
1.随机生成10道10以内的四则运算
2.判断题目的正确与否
3.支持生成一万道题目
由于题目过多,因此直接在连接中打开
以上就是所有功能的测试
PSP表格
PSP2.1 |
Personal Software Process Stages |
预估耗时(分钟) |
实际耗时(分钟) |
Planning |
计划 |
10 |
5 |
· Estimate |
· 估计这个任务需要多少时间 |
800 |
1200 |
Development |
开发 |
480 |
630 |
· Analysis |
· 需求分析 (包括学习新技术) |
60 |
30 |
· Design Spec |
· 生成设计文档 |
60 |
80 |
· Design Review |
· 设计复审 (和同事审核设计文档) |
30 |
45 |
· Coding Standard |
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) |
30 |
30 |
· Design |
· 具体设计 |
30 |
60 |
· Coding |
· 具体编码 |
120 |
360 |
· Code Review |
· 代码复审 |
30 |
45 |
· Test |
· 测试(自我测试,修改代码,提交修改) |
120 |
120 |
Reporting |
报告 |
120 |
120 |
· Test Report |
· 测试报告 |
60 |
30 |
· Size Measurement |
· 计算工作量 |
30 |
30 |
· Postmortem & Process Improvement Plan |
· 事后总结, 并提出过程改进计划 |
30 |
30 |
合计 |
1200 |
1610 |
总结
在这次编程作业中,我和叶文涛同学一起讨论,他主要负责编写代码,后期的测试和报告则由我负责,在这一次的作业中,我也从伙伴身上学习到了很多,认识到自己与他人之间的差距,他在编程过程中也耐心的解答我的疑惑,在这个过程中不断的完善代码。两个人一起处理问题,互相汲取对方好的想法,有些细节没有考虑到的,另一个人可以帮忙补充,这样使得效率也大大提高。例如在我们进行最后测试的过程中,我发现当计算答案时如果答案为空则会出错,在这个情况下我们进行讨论之后也克服了这个问题。