《面向对象程序设计》——寒假作业3
1.合作者
林燊 031602325 https://www.cnblogs.com/linshen/
卢泽明 031602328 http://www.cnblogs.com/luzeming/
github连接：https://github.com/Travaill/arithmetic.git
2.设计思路
3.程序功能
能对0--10之间的整数进行四则运算(加减乘除)
能实现选择中文和英文两种语言
程序能接收用户输入的整数答案，并判断对错
程序结束时，统计出答对、答错的题目数量
4.算法分析
- 类generate 实现随机算式的生成
- 类calculate 计算算式的结果
- 类control 控制题目生成的数量 控制生成符合要求的算式 控制程序的退出 控制程序的语言
- 类printf 输出算式、判断结果、统计答题情况
5.代码规范
- 函数的命名必须使用英文单词,不使用拼音缩写
- 函数的命名如果一个单词的必须首字母大写,如果多个单词的用下划线隔开
- 程序结构清析，简单易懂，单个函数的程序行数不得超过100行。
- 要随意定义全局变量，尽量使用局部变量。
- 函数的旁边必须注释上本函数的功能
- 禁止GOTO语句。
6.代码展示
代码部分较长，所以仅截取程序最为核心的部分
随机生成表达式
#include "generate.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <string>
#include <sstream>
#include <string.h>
using namespace std;
int Generate::generate_rand(int low,int high) //生成[low,high]随机数
{
return (rand()% (high - low+1) + low);
}
string Generate::generate_operator(void) //生成四则运算符
{
string ope;
switch(generate_rand(1,4))
{
case 1:ope='+'; break;
case 2:ope='-'; break;
case 3:ope='*'; break;
case 4:ope='/'; break;
}
return ope;
}
string Generate::generate_polynomial(void) //生成多项式
{
int a,b,c;
stringstream ss;
a=generate_rand(0,10);
b=generate_rand(0,10);
c=generate_rand(1,3);
if(c==1)
{
ss << '(' << a<<generate_operator()<<b<<')';
}
if(c==2)
{
ss<<a<< generate_operator()<<b;
}
if(c==3)
{
ss<<a;
}
string str = ss.str();
ss.str("");
return str;
}
string Generate::generate_formula(void) //生成算式
{
stringstream ss;
ss<<generate_polynomial();
for(int i=1;i<generate_rand(2,4);i++)
{
ss<<generate_operator()<<generate_polynomial();
}
string str = ss.str();
ss.str("");
return str;
}
计算表达式结果
#include "calculate.h"
#include "generate.h"
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <stack>
using namespace std;
stack<double> num_stk;
stack<char> ope_stk;
void Calculate::calculate_polynomial() //计算多项式结果
{
char ope=ope_stk.top();
double a,b,res;
b=num_stk.top();
num_stk.pop();
a=num_stk.top();
num_stk.pop();
switch(ope)
{
case '+':res=a+b; break;
case '-':res=a-b; break;
case '*':res=a*b; break;
case '/':res=a/b; break;
default: break;
}
num_stk.push(res);
ope_stk.pop();
}
int Calculate::Rank(char x) //计算优先级
{
if(x=='(')
return 0;
else if(x=='+')
return 1;
else if(x=='-')
return 2;
else if(x=='*')
return 3;
else if(x=='/')
return 4;
}
double Calculate::calculate_formula(string str) //计算算式
{
int x=0;
int num_flag=0;
for(int i=0;i<str.size();i++)
{
if((str[i]>='0')&&(str[i]<='9'))
{
x=x*10+str[i]-'0';
num_flag=1;
if(i==str.size()-1)
num_stk.push(x);
}
else{
if(x)
{
num_stk.push(x);
x=0;
num_flag=0;
}
if(ope_stk.empty())
ope_stk.push(str[i]);
else if(str[i]=='(')
ope_stk.push(str[i]);
else if(str[i]==')')
{
while(ope_stk.top()!='(')
calculate_polynomial();
ope_stk.pop();
}
else if((Rank(str[i]))<=Rank(ope_stk.top()))
{
calculate_polynomial();
ope_stk.push(str[i]);
}
else
{
ope_stk.push(str[i]);
}
}
}
while(!ope_stk.empty())
calculate_polynomial();
double res=num_stk.top();
return res;
}
过滤不符合要求的表达式
string Control::judge_formula(void) //生成的算式是否合法
{
string str=Generate().generate_formula();
char ptr[35];
strcpy(ptr,str.c_str());
const char *substr1="/0";
const char *substr2="/(1-1)";
const char *substr3="/(2-2)";
const char *substr4="/(3-3)";
const char *substr5="/(4-4)";
const char *substr6="/(5-5)";
const char *substr7="/(6-6)";
const char *substr8="/(7-7)";
const char *substr9="/(8-8)";
const char *substr10="/(9-9)";
const char *substr11="/(10-10)";
const char *substr12="0*";
const char *substr13="0/";
char *s1 = strstr(ptr, substr1);
char *s2 = strstr(ptr, substr2);
char *s3 = strstr(ptr, substr3);
char *s4 = strstr(ptr, substr4);
char *s5 = strstr(ptr, substr5);
char *s6 = strstr(ptr, substr6);
char *s7 = strstr(ptr, substr7);
char *s8 = strstr(ptr, substr8);
char *s9 = strstr(ptr, substr9);
char *s10 = strstr(ptr, substr10);
char *s11 = strstr(ptr, substr11);
char *s12 = strstr(ptr, substr12);
char *s13 = strstr(ptr, substr13);
if(s1==NULL&&s2==NULL&&s3==NULL&&s4==NULL&&s5==NULL&&s6==NULL&&s7==NULL&&s8==NULL&&s9==NULL&&s10==NULL&&s11==NULL&&s12==NULL&&s13==NULL)
{
return str;
}
else
{
return judge_formula();
}
}
string Control::judge_result(void) //判断结果是否为整数
{
string str=Control().judge_formula();
double res=Calculate().calculate_formula(str);
if((int)res==res)
{
return str;
}
else
{
return Control().judge_result();
}
}
7.合作证明
8.程序测试结果
9.个人感受
此次的作业对于我一个刚接触C++来说的人确实挑战挺大,刚开始的几天还在看视频学习C++,后面开始动手写程序的时候,我们先建立了一个大概的思路,发现计算算式的结果是最为复杂的一个部分,所以我们的分工就是,一个人负责算式计算的实现,另一个人负责算式生成和检验,控制语言等等.
那么刚开始我不知道如何用类的写我的代码,所以就把所有的函数写在一个CPP文件中,直到我想要的功能全部都能实现的时候,便思考着如何去把这个程序,转变为面对对象的思想.也请教了很多人,阅读了很多资料.现在这里感谢那些帮助我很多的人,感谢畅畅和燊哥还有齐老大等等...
先从程序本身的功能开始说起就有很多值得为记录的东西
随机数生成
首先就是这个随机数生成的办法,使用rand()函数来生成随机数,那么想要生成[low,high]的随机数有一个公式rand()% (high - low+1) + low
其次便是要使用srand((unsigned)time(NULL));以及头文件 < time.h >将系统的时间作为种子,才能保证随机数是真的随机生成
string的应用
C++和C语言相比多了一个string的类型，头文件为 < string >,让我们对字符串的操作更加的方便。比如说我们string str=“HELLO”，那么str[0]就为"H"
stringstream的应用
当我用随机数的办法生成随机的表达式的时候,我能够随机生成的只是一个多项式而已,那么如何把他们连接起来变成一个算式呢?
这个问题困扰了我很久,后来找到了stringstream这个东西,头文件为
< sstream > 通过使用stringstream,创造了一个临时的数据流,可以让我使用非常简单的语法,例如 :
stringstream ss
ss << '(' << a<<generate_operator()<<b<<')';
通过这样就可以把这些字符串连接在一起了,不过要提醒大家的是,由于这只是一个临时的字符串操作完要返回的时候,不能直接返回,要通过string str=ss.str()的方式存储,然后使用ss.str("")来清空,不然很容易发生数据的错误,最后return str
判断生成的算式是否符合要求
刚开始使用的是string自带的find(substr,pos)函数,可是find的函数的使用机制是在源串中从位置pos起往后查找，只要在源串中遇到一个字符，该字符与目标串中任意一个字符相同，就停止查找，返回该字符在源串中的位置；若匹配失败，返回npos。
那么后来通过网上资料的查找,找到了C语言< string.h >库中的,strstr(str,substr)这个函数是非常严格的查找，如果没有找到则返回NULL，使用这个函数就满足了我的需求
面对对象的思想
在上述的难题都解决了之后，我就开始思考，如何将这个程序转变为面对对象的思想，首先我思考整个程序的结构，将程序按功能分为两个大类，一个是对象，一个控制，对象是生成我所需要，而控制类是控制整个程序
比如说输入数值来控制我所需要的题目的量，输入E控制程序结束，这都是属于一个大类中的。
再说到对象类，对象中，按照功能，我分为了三个类，一个是生成，一个是计算，一个是输出。
多个文件引用
在头文件也就是.h的文件中,使用class来定义类,可以简单的理解为,需要和其他类进行变量的传递的就写在public中,只是在类中进行操作的就可以写在private中.
同时然后.h写完之后需要有一个.cpp的实现文件,在实现文件中函数名应该加上类::才能被调用.
例如 在Control类中,我写函数应该是 void Control::chosse(void)
如有不同意见欢迎在我的博客下面评论指出!