小学四则算法

1. 题目要求

     本次作业要求两个人合作完成，驾驶员和导航员角色自定，鼓励大家在工作期间角色随时互换，这里会布置两个题目，请各组成员根据自己的爱好任选一题。我们在刚开始上课的时候介绍过一个小学四则运算自动生成程序的例子，请实现它，要求：
   能够自动生成四则运算练习题
   可以定制题目数量
   用户可以选择运算符
   用户设置最大数（如十以内、百以内等）
   用户选择是否有括号、是否有小数
   用户选择输出方式（如输出到文件、打印机等）
   最好能提供图形用户界面（根据自己能力选做，以完成上述功能为主）

2.任务分配

     在这次我们第一次进行两人合作的编程方式，我们通过互相的了解，将我们的利益最大化，让每个人都可以在这次的结对编程的过程中得到长进，学习到新的知识，培养两个人之间的默契。根据我们每个人的实际情况，我们的需求，我们分配的角色情况如下：
   驾驶员：何聪
   领航员：王军宏
工作照：

3.代码审查表

功能模块名称
审查人	王军宏	审查日期	2018.4.16
代码名称	随机产生小学四则运算	代码作者	何聪
文件结构
重要性	审查项	结论
	头文件和定义文件的名称是否合理？	是
	头文件和定义文件的目录结构是否合理？	无
	版权和版本声明是否完整？	否
重要	头文件是否使用了 ifndef/define/endif 预处理块?	无
	头文件中是否只存放“声明”而不存放“定义”	否
程序的版式
重要性	审查项	结论
	空行是否得体？	是
	代码行内的空格是否得体？	是
	长行拆分是否得体？	是
	“{” 和 “}” 是否各占一行并且对齐于同一列？	是
重要	一行代码是否只做一件事？如只定义一个变量，只写一条语句。	是
重要	If、for、while、do等语句自占一行，不论执行语句多少都要加 “{}”。	是
重要	在定义变量（或参数）时，是否将修饰符 * 和 ＆ 紧靠变量名？注释是否清晰并且必要？	是
重要	注释是否有错误或者可能导致误解？	否
重要	类结构的public, protected, private顺序是否在所有的程序中保持一致？	无
命名规则
重要性	审查项	结论
重要	命名规则是否与所采用的操作系统或开发工具的风格保持一致？	是
	标识符是否直观且可以拼读？	是
	标识符的长度应当符合“min-length && max-information”原则？	是
重要	程序中是否出现相同的局部变量和全部变量？	否
	类名、函数名、变量和参数、常量的书写格式是否遵循一定的规则？	是
	静态变量、全局变量、类的成员变量是否加前缀？	否
表达式与基本语句
重要性	审查项	结论
重要	如果代码行中的运算符比较多，是否已经用括号清楚地确定表达式的操作顺序？	是
	是否编写太复杂或者多用途的复合表达式？	否
重要	是否将复合表达式与“真正的数学表达式”混淆？	否
重要	是否用隐含错误的方式写if语句? 例如
	（1）将布尔变量直接与TRUE、FALSE或者1、0进行比较。	无
	（2）将浮点变量用“==”或“！=”与任何数字比较。	是
	（3）将指针变量用“==”或“！=”与NULL比较。	是
	如果循环体内存在逻辑判断，并且循环次数很大，是否已经将逻辑判	是
	断移到循环体的外面？	是
重要	Case语句的结尾是否忘了加break？	无
重要	是否忘记写switch的default分支？	无
重要	使用goto 语句时是否留下隐患? 例如跳过了某些对象的构造、变量的初始化、重要的计算等。	无
常量
重要性	审查项	结论
	是否使用含义直观的常量来表示那些将在程序中多次出现的数字或字符串？	是
	在C++ 程序中，是否用const常量取代宏常量？	否
重要	如果某一常量与其它常量密切相关，是否在定义中包含了这种关系？	否
	是否误解了类中的const数据成员？因为const数据成员只在某个对象	否
	生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。	是
函数设计
重要性	审查项	结论
	参数的书写是否完整？不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字。	是
	参数命名、顺序是否合理？	是
	参数的个数是否太多？	否
	是否使用类型和数目不确定的参数？	是
	是否省略了函数返回值的类型？	否
	函数名字与返回值类型在语义上是否冲突？	否
重要	是否将正常值和错误标志混在一起返回？正常值应当用输出参数获得，而错误标志用return语句返回。	否
重要	在函数体的“入口处”，是否用assert对参数的有效性进行检查？	否
重要	使用滥用了assert？ 例如混淆非法情况与错误情况，后者是必然存在的并且是一定要作出处理的。	无
重要	return语句是否返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”？	是
	是否使用const提高函数的健壮性？const可以强制保护函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。“Use const whenever you need”	否
内存管理
重要性	审查项	结论
重要	用malloc或new申请内存之后，是否立即检查指针值是否为NULL？（防止使用指针值为NULL的内存）	否
重要	是否忘记为数组和动态内存赋初值？（防止将未被初始化的内存作为右值使用）	否
重要	数组或指针的下标是否越界？	否
重要	动态内存的申请与释放是否配对？（防止内存泄漏）	否
重要	是否有效地处理了“内存耗尽”问题？	否
重要	是否修改“指向常量的指针”的内容？	否
重要	是否出现野指针？例如（1）指针变量没有被初始化;（2）用free或delete释放了内存之后，忘记将指针设置为NULL。	否
重要	是否将malloc/free 和 new/delete 混淆使用？	否
重要	malloc语句是否正确无误？例如字节数是否正确？类型转换是否正 确？	是
重要	在创建与释放动态对象数组时，new/delete的语句是否正确无误？	否
C++ 函数的高级特性
重要性	审查项	结论
	重载函数是否有二义性？	否
重要	是否混淆了成员函数的重载、覆盖与隐藏？	否
	运算符的重载是否符合制定的编程规范？	是
	是否滥用内联函数？例如函数体内的代码比较长，函数体内出现循环。	否
重要	是否用内联函数取代了宏代码？	否
类的构造函数、析构函数和赋值函数
重要性	审查项	结论
重要	是否违背编程规范而让C++ 编译器自动为类产生四个缺省的函数：
	（1）缺省的无参数构造函数；	否
	（2）缺省的拷贝构造函数；	否
	（3）缺省的析构函数；	是
	（4）缺省的赋值函数。	否
重要	构造函数中是否遗漏了某些初始化工作？	否
重要	是否正确地使用构造函数的初始化表？	是
重要	析构函数中是否遗漏了某些清除工作？	是
	是否错写、错用了拷贝构造函数和赋值函数？	否
重要	赋值函数一般分四个步骤：
	（1）检查自赋值；	是
	（2）释放原有内存资源；	是
	（3）分配新的内存资源，并复制内容；	否
	（4）返回 *this。是否遗漏了重要步骤？	否
重要	是否正确地编写了派生类的构造函数、析构函数、赋值函数？	否
	注意事项：
	（1）派生类不可能继承基类的构造函数、析构函数、赋值函数。	无
	（2）派生类的构造函数应在其初始化表里调用基类的构造函数。	无
	（3）基类与派生类的析构函数应该为虚（即加virtual关键字）。	无
	（4）在编写派生类的赋值函数时，注意不要忘记对基类的数据成员重新赋值	是
类的高级特性
重要性	审查项	结论
重要	是否违背了继承和组合的规则？	否
	（1）若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。	是
	（2）若在逻辑上A是B的“一部分”（a part of），则不允许B从A派生，而是要用A和其它东西组合出B。	否
其它常见问题
重要性	审查项	结论
重要	数据类型问题：
	（１）变量的数据类型有错误吗？	否
	（２）存在不同数据类型的赋值吗？	是
	（３）存在不同数据类型的比较吗？	否
重要	变量值问题：
	（１）变量的初始化或缺省值有错误吗？	否
	（２）变量发生上溢或下溢吗？	否
	（３）变量的精度够吗？	是
重要	逻辑判断问题：
	（１）由于精度原因导致比较无效吗？	否
	（２）表达式中的优先级有误吗？	否
	（３）逻辑判断结果颠倒吗？	否
重要	循环问题：
	（１）循环终止条件不正确吗？	否
	（２）无法正常终止（死循环）吗？	否
	（３）错误地修改循环变量吗？	否
	（４）存在误差累积吗？	否
重要	错误处理问题：
	（１）忘记进行错误处理吗？	是
	（２）错误处理程序块一直没有机会被运行？	否
	（３）错误处理程序块本身就有毛病吗？如报告的错误与实际错误不一致，处理方式不正确等等。	否
	（４）错误处理程序块是“马后炮”吗？如在被它被调用之前软件已经出错。	否
重要	文件I/O问题：
	（１）对不存在的或者错误的文件进行操作吗？	否
	（２）文件以不正确的方式打开吗？	否
	（３）文件结束判断不正确吗？	否
	（４）没有正确地关闭文件吗?	否

4.测试结果，及样例

(1）界面设计测试

     在界面中我们考虑到了许多在输入时出现的小问题，并为这些情况的产生做了相应的处理，其程序如下：

void jiemian()
{
	cout << "选择需要生成的题量（本程序最多可产生1000个算式）：";
	cin >> n;//记录需要的算式的个数
	for (; n == 0;)
	{
		cout << "请输入大于0的数:";
		cin >> n;
	}
	cout << "选择数值范围:";
	cin >> min >> max;//记录所取数的范围
	for (; min > max;)
	{
		cout << "您输入的数大小顺序有误，请重新输入：";
		cin >> min >> max;
	}
	cout << endl;
	cout << "选择运算符：" << endl;
	cout << "(1)选择加法输入1，否则输入0：";
	cin >> fuhao[0];
	cout << "(2)选择减法输入1，否则输入0：";
	cin >> fuhao[1];
	cout << "(3)选择乘法输入1，否则输入0：";
	cin >> fuhao[2];
	cout << "(4)选择除法输入1，否则输入0：";
	cin >> fuhao[3];
	for (; fuhao[0] == 0 && fuhao[1] == 0 && fuhao[2] == 0 && fuhao[3] == 0;)
	{
		cout << "请选择至少一个符号：" << endl;
		cout << "(1)选择加法输入1，否则输入0：";
		cin >> fuhao[0];
		cout << "(2)选择减法输入1，否则输入0：";
		cin >> fuhao[1];
		cout << "(3)选择乘法输入1，否则输入0：";
		cin >> fuhao[2];
		cout << "(4)选择除法输入1，否则输入0：";
		cin >> fuhao[3];
	}
	cout << "选择是否保留小数并选择保留小数点后几位（不保留输入0.有则输入它的最大保留位数（4以内））：";
	cin >> q;//记录数中所能包含小数的最小位数
	for (; q <0 || q>4;)
	{
		cout << "请输入一个0-4的整数：";
		cin >> q;
	}
	cout << "选择运算长度:";
	cin >> maxlong;//记录算式的长短
	for (; maxlong < 2;)
	{
		cout << "请输入一个有效的数：";
		cin >> maxlong;
	}
	cout << "选择是否有括号（有则输入1，无则输入0）:";
	cin >> kh;
}

将其在程序上运行一遍所得结果如下图所示：

(2).核心算法

     我们采用的算法就是随机的产生一个数字，数字的范围由输入界面的min，max和小数点的位数q来限制，然后我们在随机出一位符号来构成，在输入数的前面我们在随机出现左括号，当我们产生左括号后，我们在下个数后遍可以随机产生右括号，但是限制条件是一个数不可能同时出现左右括号，以及第一个数出现左括号，那么它的右括号便不能出现在最后一位数的位置，即可。程序如下：

int main()
{
	void jiemian();
	fp = fopen("1.txt", "w");将我们所产生的算式放到指定的文件
	int panduan(int x);
	int i, lon, j, b, jia = -1, jia_n = 0, lef = 1, zh = 0;
	int qw=0;
	jiemian();
	srand((unsigned)time(NULL)); //用时间做种，每次产生随机数不一样
	double num;
	int s = 0;
	int sa = 0;
	for (i = 0; i < n; i++)//由此来控制我们所需的算式的个数
	{
		
		cout << "(" << i + 1 << ")" << ":";
		fprintf(fp, "( %d ):", i + 1);
		lon = rand() % (maxlong - 1) + 2;
		s = 0;
		for (j = 0; j < lon - 1; j++)//产生不超过我们所规定的最大长度的算式
		{
			if (lon > 2 && kh == 1)
				jia = rand() % 2;
			if (j == lon - 2 && s == 1)//判断随机的左括号是否可以加
				jia = 0;
			else
				jia = jia;
			if (jia == 1)
			{
				cout << "(";
				fprintf(fp, "(");
				jia_n = jia_n + 1;//记录算式中多出的左括号的个数
				if (j == 0)
					s = 1;//记录下第一个数有右括号的写入
				lef = 0;
			}
			jia = -1;
			num = rand() / (double)(RAND_MAX / (max - min));//产生第一个随机数
			num = num + min;
			for (; sa == 1 && num == 0;)//如果符号为/，那么他的除数不为0；
			{
				num = rand() / (double)(RAND_MAX / (max - min));
				num = num + min;
			}
			qw = rand() % q ;
			cout << fixed << setprecision(qw) << num;
			if (qw == 0)
				fprintf(fp, "%.0f", num);
			if (qw == 1)
				fprintf(fp, "%.1f", num);
			if (qw == 2)
				fprintf(fp, "%.2f", num);
			if (qw == 3)
				fprintf(fp, "%.3f", num);
			if (kh == 1 && lef != 0 && jia_n > 0)//随机产生右括号，并判断是否可以加入算式
				jia = rand() % 2;
			if (jia == 1)
			{
				cout << ")";
				fprintf(fp, ")");
				jia_n = jia_n - 1;
				lef = 1;
				if (jia_n == 0)
					s = 0;
			}
			jia = -1;
			b = rand() % fh;
			for (; fuhao[b] == 0;)
			{
				b = rand() % fh;
			}
			if (s == 1 && j == lon - 2)
			{
				for (; jia_n >= 1; jia_n--)
				{
					cout << ")";
					fprintf(fp, ")");
				}
			}
			sa = panduan(b);
		}
		num = rand() / (double)(RAND_MAX / (max - min));//补上算式的最后一个数
		num = num + min;
		qw = rand() % q ;
		cout << fixed << setprecision(qw) << num;
		if(qw==0)
			fprintf(fp, "%.0f", num);
		if (qw == 1)
			fprintf(fp, "%.1f", num);
		if (qw == 2)
			fprintf(fp, "%.2f", num);
		if (qw == 3)
			fprintf(fp, "%.3f", num);
		for (; jia_n >= 1; jia_n--)//补上未完成的括号
		{
			cout << ")";
			fprintf(fp, ")");
		}
		cout << "=" << endl;
		fprintf(fp, "=
");
	}
	fclose(fp);
	system("PAUSE ");
	return 0;
}
int panduan(int x)//随机选择符号
{
	int data=0;
	switch (x)
	{
	case 0:cout << "+", fprintf(fp, "+"); break;
	case 1:cout << "-", fprintf(fp, "-"); break;
	case 2:cout << "*", fprintf(fp, "*"); break;
	case 3:cout << "/", fprintf(fp, "/"), data=1; break;
	default:
		break;
	}
	return data;
}

在这里我们选择条件组合判定，在VS上的运行情况如下图所示:

在文件中显示的情况如下：

5总结

     俗话说”三个臭皮匠，胜过一个诸葛亮”，大家在做同一件事时，集思广义发挥各自优点，可以在编程遇到问题的时候可以有不同的想法，使问题得到更加快速的解决。除此之外我们还可以在编写有些算法的时候，不止局限于只会一两种算法的情况，我们可以在更多不同的算法中选择一个最简单最容易的一个算法，这样不仅可以提高我们的默契，还可以从自己伙伴那儿学习到自己不会的知识。同时我们还可以相互督促，相互督促可以使我们都能集中精力，更加认真的工作，在我们同时编程的时候，伙伴之间会发现我们的一些小毛病并且当场指出，使我们改变了许多不良好的习惯，在上次作业的时候，我们曾经互相看过对方的程序所以我们也并非都是不熟悉，在这次合作中我们也曾发生了一些想法不同的情况通过这次磨合，我们也建立了一些默契，相信我们在相互合作的同时，会使我们越来越默契，也会是我们相互学习的好机会，也为我们进入公司时，适应结对编程的方式，使我们的实战得到了提高。下面是我们这次的问题及解决方法和心得体会。
     在初次谈到这个问题，我们首先是打算做一个两位数的四则运算，完成我们整个程序的构建，再在这个基础上完成多位运算和随机加括号的操作，便完成了我们的程序操作。在我们的合作下很快便实现了二则运算的所有问题，在编写随机多位的情况下，发现我们的核心算法需要大改，不过我们的努力也没有白费，我们只是将我们的核心算法经过讨论便加了进去，一个随机产生小学四则运算的C++程序便出来了然后我们进行了代码的完善，去除了一些不必要的操作。接下来我们开始准备做界面，由于我两都基本没有接触过这方面的知识，一切都显得很陌生，开始打算用QT做，结果发现自己摸索出来的界面不能行，就改成用VS2013自带的MFC做一个界面，但是又遇到了许多的问题，导致我们的程序运行起来，没有错，但实际执行总是不能实现，总之这次的界面设计最终破产，打算在之后好好补补这方面的知识，争取在下次我们在自己的技能上加入这个能力。

附录：

源程序
测试程序