小学生*计算题

MathExam—— 在原有的V2.0.0版本上加入三年级四则混合运算题

• 211606335 吴沂章
• 211606318 林锃寒

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	5	3
Development	开发
• Analysis	• 需求分析 (包括学习新技术)	90	720
• Design Spec	• 生成设计文档	20	20
• Design Review	• 设计复审	10	30
• Coding Standard	• 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	10
• Design	• 具体设计	30	20
• Coding	• 具体编码	360	600
• Code Review	• 代码复审	20	300
• Test	• 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	50	20
Reporting	报告
• Test Repor	• 测试报告	30	20
• Size Measurement	• 计算工作量	30	20
• Postmortem & Process Improvement Plan	• 事后总结, 并提出过程改进计划	30	30
		合计	1793

二、需求分析

• 特点1

  • 运算符在2～4个

• 特点2

  • 减法运算的结果不能有负数

• 特点3

  • 除法运算除数不能为0，不能有余数

• 特点4

  • 可以加括号

经过分析，我认为，这个程序应当：

• 一个式子中应要添加多个运算符

• 计算符号判断，生成随机数

• 通过调度场和逆波澜算法来实现运算

---

三、设计

1. 设计思路

• 第一步实现四则运算题目的生成

• 第二步实现字符串写入文本

• 第三步实现从命令行接受参数并传入程序运行

• 第四步实现 中缀表达式 ------转换------> 后缀表达式

• 第五步实现对后缀表达式的计算方法

• 最后修改若干Bug，规范代码名，完善代码，提升质量

• ...

• 代码类图
  

• 逆波兰函数流程图：
  

2. 实现方案

• 准备工作：先在Github上创建仓库，克隆到本地，创建一个Pair文件夹

• 在MyEclipse中创建一个类，包含主方法和各函数

• 准备工作：先在Github上创建仓库，克隆到本地。

• 技术关键点：

  • 如何令用户在输入 -n n -grade grade 和 -grade grade -n n 的时候都可以成功运行。

  • 如何在运算方法中实现"()"的优先运算

  • 如何在四则运算中添加括号。

  • 如何实现逆波澜算法

  • 如何记录错题。

  • ...

四、编码

• 本次代码未实现以下功能：
  - 除数为0的错误
  - 差值为负值的错误
  - 四则运算题目的数值的范围为[0,10)，不能是2位数

1. 调试日志

• 日志一：
• 没有考虑定义的运算符乘号小写字母"x"在入栈时被判定为符合要求的字符，导致判定出错

 private static boolean isOperator(String operator){
    if (operator.equals("+")||operator.equals("-")||operator.equals("×")||operator.equals("÷")||operator.equals("(")||operator.equals(")")) {
        return true;
    }
    return false;
}

• 解决方案：将所有乘法中的符号统一定义为输入法中的“×”

    无对应的解决方案代码

• 日志二：
• 生成三年级题目时调用i值导致抛异常为空值

for (int j = 0; j < count; j++) {
    ....省略部分代码
    str_ArithmeticProblem[i] = "( " +n1 + " " + cs[c1] + " " + n2 +" ) " + " " + cs[c2] + " " + n3;
    ....省略部分代码
}

• 解决方案：将对应的循环值j放入str_ArithmeticProblem[j]中

for (int j = 0; j < count; j++) {
    ....省略部分代码
    str_ArithmeticProblem[j] = "( " +n1 + " " + cs[c1] + " " + n2 +" ) " + " " + cs[c2] + " " + n3;
    ....省略部分代码
}

2. 关键代码

• 调度场算法

• 逆波兰函数

//调度场算法——[中缀表达式转后缀表达式]
    private void toPostfixExpression(String str_mix){
        int len = str_mix.length();
        char c,nextChar;
        String sc;
        for (int i = 0 ; i <= len-1 ; i++) {
            c = str_mix.charAt(i); 
            sc = String.valueOf(c);
            if(isOperator(sc))  //判断是否是操作符
            {
                if(operators.isEmpty()){    //判断为空栈，入栈
                    operators.push(sc);
                } else {
                    if(priority(operators.peek()) < priority(sc) && !sc.equals(")")){   
                        //栈顶操作符优先级小于当前操作符优先级且操作符不为右括号，入栈
                        operators.push(sc);
                    } else if(priority(operators.peek()) >= priority(sc) && !sc.equals(")")){
                        while(!operators.empty() && !operators.peek().equals("(")   //栈不为空，当前栈顶操作符不为左括号
                                && priority(operators.peek()) >= priority(sc)){     //操作符优先级小于等于当前栈顶操作符优先级
                            do {
                                operator_Add = operators.pop();
                                postfixExpression.append(operator_Add);
                                operand.push(operator_Add);
                            } while (false);    }   // 栈顶操作符是左括号时停止压栈
                        operators.push(sc);     //否则直接入栈
                    } else if(sc.equals(")")){  //当前扫描到的操作符为右括号(不做入栈操作)，依次压栈相匹配的左括号内容
                        do {
                            operator_Add = operators.pop();
                            postfixExpression.append(operator_Add);
                            operand.push(operator_Add);
                        } while (!operators.peek().equals("("));
                        operators.pop();    //弹出栈顶无用操作符左括号
                    }
                }
            }else { //非操作符
                if(!sc.equals(" ")){
                    postfixExpression.append(sc);
                    operand.push(sc);                   
                }
            }
        }
        while(!operators.empty()){  //结束字符串扫描后操作符的栈不为空则则压栈
            operator_Add = operators.pop();
            postfixExpression.append(operator_Add);
            operand.push(operator_Add);
        }
    }
    
    
    //逆波兰函数
    private int reversePolish() {
        // TODO Auto-generated method stub
        char c;
        int len = postfixExpression.toString().length();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            c = postfixExpression.charAt(i);
            if(!isOperator(String.valueOf(c))){ //判断非操作符，入栈
                postfixNumber.push(Integer.parseInt(String.valueOf(c)));
            } else{
                int m = postfixNumber.pop();
                int n = postfixNumber.pop();
                String operator = String.valueOf(c);
                postfixNumber.push(Calculation(n, m, operator));    
            }
        }
        return postfixNumber.pop();
    }

3. 代码规范

本次实验使用的代码规范：

• 类名使用 UpperCamelCase 风格

• 方法名、参数名、成员变量、局部变量都统一使用 lowerCamelCase 风格，遵循驼峰形式

• 变量和常量的命名方式：

  • 非公有（private/protected/default）变量前面要加上小写m
  • 静态变量（static）前面加上小写s
  • 其它变量以小写字母开头
  • 静态常量（static final）全大写

• 类型与中括号紧挨相连来定义数组

• 大括号的使用约定。如大括号内为空，则简介地写成{}即可，不需要换行；如果是非空代码块则：

  • 左大括号前不换行
  • 左大括号后换行
  • 右大括号前换行
  • 右大括号后还有 else 等代码则不换行；表示终止的右大括号后必须换行

• 左小括号和字符之间不出现空格；同样的，有小括号和字符之间也不出现空格

4. 结对编程的过程

• 我们采取的是Ping-Pong式的结对方式

• 最初先是一起讨论这次项目的编码流程，研究用何种方式实现效果，并模拟程序运行得出这次的代码难点有哪些

• 然后针对代码需要实现的功能进行分工，确立两个人的任务

• 编程过程中互相交换意见，同步进程

• 最后融合代码，并对代码进行复审

五、测试

序号	测试代码	预期输出结果	实际输出结果
1	java MathExam -n 10 -grade 1	输出10道一年级算术题	和预期结果相符
2	java MathExam -n 10 -grade 2	输出10道二年级算术题	和预期结果相符
3	java MathExam -n 10 -grade 3	输出10道三年级算术题	和预期结果相符
4	java MathExam -grade 3 -n 10	输出10道三年级算术题	和预期结果相符
5	java MathExam -grade 2 -n 10	输出10道二年级算术题	和预期结果相符
6	java MathExam -grade 1 -n 10	输出10道一年级算术题	和预期结果相符
7	java MathExam -g 3 -n 10	不符合参数类型输入规范，结束程序	和预期结果相符
8	java MathExam -grade 3 -c 10	不符合参数类型输入规范，结束程序	和预期结果相符
9	java MathExam 10 -grade 1	不符合参数类型输入规范，结束程序	和预期结果相符
10	java MathExam -g 10 -c 1	不符合参数类型输入规范，结束程序	和预期结果相符

六、总结

• 随着题目要求难度越来越高，所写的代码也越来越长，一定要多写注释提醒自己
• 先对本次项目进行需求分析，避免重复修改代码时产生不必要的bug
• 结对编程的过程中，跟自己的搭档要商量好各自的任务，若是各写各的，一人一个版本，会给后续的代码融合增加很大的难度
• 结对编程中一个人写完了自己的任务，也不要自顾自的放松，这是两个人的项目，应该帮助自己的搭档
• 结对编程中与队友一起探讨代码中无数bug也是很快乐的
• 这次代码难度还是很高的，还好我们彼此之间相互鼓励，相互帮助，总算是能给客户看了