模块化（零）：综述

这是一系列模块化文章的开端。

一切将从一份 JAVA 代码开始。这份代码实现了一个能自动生成小学四则运算题目的命令行 “软件”，满足以下需求：

• 除了整数以外，还支持真分数的四则运算。例如：1/6 + 1/8 = 7/24
• 运算符为 +, −, ×, ÷
• 能处理用户的输入（整数、小数、真分数）
• 对用户的输入判断对错，并统计正确率

虽然实现了需求，但是所有的代码都写在 main() 方法里面。

这一系列的文章演示了将其一步步模块化的过程。

初始的代码如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.math.RoundingMode;
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.Scanner;
public class lastdemo {
    private static int Gcd(int num1, int num2) {// 求最大公约数
        num1 = Math.abs(num1);// 负数取绝对值
        num2 = Math.abs(num2);
        int min = Math.min(num1, num2);
        int maxSubmultiple = 1;
        for (int i = min; i >= 1; i--) {
            if (num1 % i == 0 && num2 % i == 0) {
                maxSubmultiple = i;
                break;
            }
        }
        return maxSubmultiple;
    }
    public static void main(String[] args) {
        double count1 = 0;
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        Scanner in1 = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入你想要作答的题目数量：");
        int N = in1.nextInt();
        System.out.print("请选择你要进行的运算：1.整数；2.真分数;");
        /* Scanner in3 = new Scanner(System.in); */
        int input1 = in1.nextInt();
        if (input1 == 1) {
            for (int i = 1; i <= N; i++) {
                int a = (int) (Math.random() * 10 + 1);/* 防止出现不好处理的0，很不严谨不可取 */
                int b = (int) (Math.random() * 10 + 1);
                int c = (int) (Math.random() * 4);
                int result = 0;
                switch (c) {
                    case 0:
                        System.out.print("第" + i + "题" + ": ");
                        System.out.print(a + " + " + b + " = ");
                        result = a + b;
                        break;
                    case 1:
                        if (a < b) {
                            int t = a;
                            a = b;
                            b = t;
                        }
                        System.out.print("第" + i + "题" + ": ");
                        System.out.print(a + " - " + b + " = ");
                        result = a - b;
                        break;
                    case 2:
                        System.out.print("第" + i + "题" + ": ");
                        System.out.print(a + " × " + b + " = ");
                        result = a * b;
                        break;
                    case 3:
                        System.out.print("第" + i + "题" + ": ");
                        if (a < b) {
                            int t = a;
                            a = b;
                            b = t;
                        }
                        if (a % b != 0) {
                            a = (int) (Math.random() * 10 + 1) * b;/* 保证能整除 */
                        }
                        System.out.print(a + " ÷ " + b + " = ");
                        result = a / b;
                        break;
                }
                Scanner in2 = new Scanner(System.in);
                int input = in2.nextInt();
                if (input == result) {
                    count1++;
                    System.out.println("答对了，恭喜
");
                } else {
                    System.out.println("答错了，加油
");
                }
            }
            System.out.println("True Rate：" + count1 / N);
        }
        else if (input1 == 2) {
            int max = 100;// 控制算式个数
            char[] op = { ' ', '+', '-', '*', '÷' };// 操作符
            int[] No = new int[4];// 操作符地址
            int useNo = 0;// 控制操作符
            int[] num1 = new int[10];// 操作数
            int[] numberArea = { 1, 10 };// 数值范围
            String[] Useranser = new String[max];// 用户输入的答案
            String[] StandardAnswer = new String[max];// 标准答案
            int f = 0;// 控制输出真分数的操作符
            int count = 0;// 统计答题正确的数量
            DecimalFormat decimal = new DecimalFormat("#.##");
            decimal.setRoundingMode(RoundingMode.HALF_UP);
            int fz1 = 1;// 分子通分
            int fz2 = 1;// 分子通分
            int fm2 = 1;// 分母通分
            int result = 0;// 分子计算
            int gcd;// 最大公约数
            int fzZeromark = 0;// 分数除法，分子为0标志位
            int fzZeroMark = 0;//
            String zjfz = new String();// 最简分子
            String zjfm = new String();// 最简分母
            System.out.print("请选择是否需要乘除法算术题（Y or N）:");// 是否进行乘除法
            char OPP;// 控制是否需要乘除法
            Scanner in2 = new Scanner(System.in);
            OPP = in2.next().charAt(0);
            if (OPP == 'Y' || OPP == 'y') {
                useNo = 4;
            } else if (OPP == 'N' || OPP == 'n') {
                useNo = 2;
            }
            System.out.println("请计算下列真分数计算题。（若无法运算请填入null）");
            System.out.println("***************************************");
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                System.out.print("(" + (i + 1) + ") ");
                for (int j = 0; j < 2; j++)// (第一个真分数)
                {
                    num1[j] = (int) (Math.random()
                            * (numberArea[1] - numberArea[0]) + numberArea[0]);// 控制随机数数值
                    if (j == 1) {
                        while (num1[j - 1] > num1[j] || num1[j] == 0) {
                            num1[j] = (int) (Math.random()
                                    * (numberArea[1] - numberArea[0]) + numberArea[0]);// 控制随机数数值
                        }
                    }
                }
                for (int j = 2; j < 4; j++)// (第二个真分数)
                {
                    num1[j] = (int) (Math.random()
                            * (numberArea[1] - numberArea[0]) + numberArea[0]);// 控制随机数数值
                    if (j == 3) {
                        while (num1[j - 1] > num1[j] || num1[j] == 0) {
                            num1[j] = (int) (Math.random()
                                    * (numberArea[1] - numberArea[0]) + numberArea[0]);// 控制随机数数值
                        }
                    }
                }
                for (int k = 0; k < 2; k++) {// 符号个数
                    No[k] = (int) (Math.random() * useNo + 1);// 随机产生操作符
                }
                for (int h = 0; h < 4; h++) {// 2个真分数
                    if (h % 2 == 0)
                        System.out.print(("(" + num1[h] + "/"));
                    else if (h % 2 == 1) {
                        System.out.print(num1[h] + ")");
                        if (f < 1) {// 控制只输出一个操作符
                            System.out.print(op[No[f]]);
                            f++;
                        } else
                            System.out.println("=");
                    }
                }
                f = 0;
                count = 0;
                for (int g = 0; g < 1; g++) {
                    fz1 = num1[0] * num1[3];
                    fz2 = num1[1] * num1[2];
                    fm2 = num1[1] * num1[3];// 分母
                    fzZeromark = 0;
                    fzZeroMark = 0;
                    switch (op[No[g]]) {
                        case '+':
                            result = fz1 + fz2;// 分子
                            gcd = Gcd(result, fm2);// 除以公约数得到最简分数
                            zjfz = String.valueOf(result / gcd);
                            zjfm = String.valueOf(fm2 / gcd);
                            break;
                        case '-':
                            result = fz1 - fz2;
                            gcd = Gcd(result, fm2);
                            zjfz = String.valueOf(result / gcd);
                            zjfm = String.valueOf(fm2 / gcd);
                            break;
                        case '*':
                            result = num1[0] * num1[2];
                            gcd = Gcd(result, fm2);
                            if (num1[0] == 0 || num1[2] == 0) {
                                fzZeroMark = 1;
                            }
                            zjfz = String.valueOf(result / gcd);
                            zjfm = String.valueOf(fm2 / gcd);
                            break;
                        case '/':// 乘以另一个数的倒数
                            result = num1[0] * num1[3];
                            fm2 = num1[1] * num1[2];
                            gcd = Gcd(result, fm2);
                            if (num1[0] == 0 || num1[2] == 0) {
                                fzZeromark = 1;
                            }
                            zjfz = String.valueOf(result / gcd);
                            zjfm = String.valueOf(fm2 / gcd);
                            break;
                    }
                }
                if (fzZeromark == 1) {
                    StandardAnswer[i] = "null";// 当第二个数的分子为零时无法进行除法运算
                } else if (fzZeroMark == 1) {
                    StandardAnswer[i] = "0";
                } else if (zjfz == zjfm) {
                    StandardAnswer[i] = "1";
                } else if (zjfm.equalsIgnoreCase("1")) {
                    StandardAnswer[i] = zjfz;
                } else {
                    StandardAnswer[i] = zjfz + "/" + zjfm;
                }
            }
            // 答题模板
            System.out.println("请输入你的答案：");
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                System.out.print((i + 1) + ":");
                Scanner in3 = new Scanner(System.in);
                Useranser[i] = in3.next();
                if (Useranser[i].equals(StandardAnswer[i])) {
                    count++;
                }
            }
            System.out.println("标准答案是 ：    ");
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                System.out.println((i + 1) + ":" + StandardAnswer[i]);
            }
            System.out.println("True rate："
                    + String.valueOf(decimal
                    .format(((float) count / (float) N) * 100)) + "%");
            System.out.println("**************************************");
        }
        else {
            System.out.println("请输入1或2:");
        }
        if (null != in) {
            try {
                in.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

模块化结束后的版本：点此进入

模块化前后的文件图

最终类图

一些中间步骤的commit

id	time	commit message	tag
26daf92	03-08 16:03	初始版本	(tag: 从网上获取的最初版本的代码)
b427867	03-08 20:10	完成变量名的替换	(tag: 完成变量名的替换)
90e4368	03-08 20:29	调整结构并标记模块
1cd9230	03-08 20:37	第一层模块化完毕
d29caed	03-08 21:14	分数加减乘除分支转发函数
7cf2d6b	03-08 21:20	提取出获取标准答案的部分
65a6155	03-08 21:50	提取出随机获取分数的部分
e6541d4	03-08 22:11	提取出分数的输出和随机符号
0e75eef	03-08 23:24	提取出整数加减乘除；合并整数和分数对于用户输入的处理方式	(tag: 模块提取基本完成)
a03cae2	03-09 11:35	根据类图创建类	(tag: 根据类图创建初始类)
1b67b32	03-09 11:53	整数算式生成放到ExpressionGenerator类里面
7e63cef	03-09 11:54	整数计算放到MyNum里面
508f063	03-09 12:29	完成Expression的实现
eb6ef0d	03-09 14:02	添加对Expression为整数表达式的测试；从测试中发现问题并修复
14c3215	03-09 14:39	简化LastDemo类的整数部分（程序暂时不能正确运行）
7b61b1c	03-09 15:22	简化LastDemo类的分数部分
6f8e171	03-09 15:31	实现答案的处理；实现分数表达式的生成
68f585f	03-09 15:44	简化getExpressionStr()的代码
bacfb8f	03-09 15:57	抽取读用户输入、输出答案、输出正确率
3c0bcb7	03-09 16:38	替换加减乘除符号；生成两数相减式子时，保证结果为正
31317c0	03-09 17:02	修复部分分数除法答案错误的问题；模块化完成；	(tag: 模块化完成)