四则运算练习的命令行软件

代码仓库地址：https://git.coding.net/qiuyuwutong/operation.git

一、需求分析

　　使用JAVA编程语言，独立完成一个包含3到5个运算符的四则运算练习的命令行软件开发。

二、功能设计

（一）基础功能

• 输入参数n，随机产生n道加减乘除（分别使用符号+-*÷来表示）练习题
• 数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间
• 每个练习题至少要包含2种运算符
• 在运算过程中不得出现负数与非整数
• 将学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中

（二）拓展功能

• 支持有括号的运算式
• 扩展程序功能支持真分数的出题与运算，（只需要涵盖加减法即可）

三、设计分析及代码展示

（一）判断输入是否合法

　　　　输入的参数n是否合法，如果是字符，自动转化为数字；如果是非整数，提示再次输入

try {
    int n = Integer.parseInt(args[0]);
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("输入格式有误，请重新输入");
    e.printStackTrace();
}

（二）随机生成运算数和运算符

　　　　利用math.random()类生成生成给定范围的随机数；将运算符“+，-，*，/”存储到一个数组内，利用math.random()类生成访问数组的小标，来随机生成运算符

char[] operator= new char[]{'+','-','*','/'};
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < num; i++) {
    String ex = new String();
    int n = random.nextInt(3)+3;//产生3-5个运算符
    int[] number = new int[n+1];//运算数要比运算符加一
    for (int j = 0; j <= n; j++) {
        number[j] = random.nextInt(99)+1;
    }
    for (int j = 0; j < n; j++) {
        int op = random.nextInt(4);//产生随机运算符
        ex+=String.valueOf(number[j])+String.valueOf(operator[op]);
        if(op==3){
            number[j+1] = judge(number[j],number[j+1]);
        }
    }
        ex+=String.valueOf(number[n]);
}

　　在遇到‘/’时，判断被除数是否能整除除数，如果不能，重复生成除数，直到能被被除数整除

private static int judge(int x,int y){
    Random random = new Random();
    if(x%y!=0){
        y = random.nextInt(99)+1;
            return judge(x,y);
    }else{
        return y;
    }
}

（三）计算表达式

　　　　利用js里面的eval()函数来计算生成的表达式

static ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
public static String calculateExpression(String ex){
    try {
        return String.valueOf(engine.eval(ex));
    } catch (ScriptException e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }
}

（四）判断生成的算式是否正确

　　　　如果算式结果是负数或者是小数，则重新生成算式

int answer = Integer.valueOf(Calculate.calculateExpression(ex));
if(answer>0){
    ex+="="+Calculate.calculateExpression(ex);
    expression.add(ex);
}else{
    i--;
}

四、算法详情

　　（1）随机生成运算式

　　　　嵌套了两层for循环，外面一层用来控制生成运算式的个数，里面一层用来控制运算符和运算数的个数

　　（2）计算运算式结果

　　　　使用ScriptEngine调用js脚本即可调用eval函数，eval() 函数可计算某个字符串，并执行其中的的JavaScript代码。

五、测试运行

六、总结

　　在实际开发这个命令行软件时，我将其分为了产生随机运算式、计算随机运算式、将运算式打印到txt文件中这三个大板块进行设计，一步步攻克了每一个板块，最后在Main函数中合在了一起。当然这过程中也有许多不足，比如，附加功能中的加入括号和真分数运算没有完成，其次，在计算随机表达式时，只是运用了js里面现成的eval()函数，没有运用到相应算法。项目比我想象中难得很多，自己查阅了许多资料，在不断出现问题，解决问题中完善着自己的代码与功能，这一过程让我收获满满。

七、展示PSP

PSP2.1	任务内容	计划共完成需要的时间(min)	实际完成需要的时间(min)
Planning	计划	10	10
·        Estimate	·   估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	10	10
Development	开发	464	714
·        Analysis	·         需求分析 (包括学习新技术)	50	62
·        Design Spec	·         生成设计文档	10	10
·        Design Review	·         设计复审 (和同事审核设计文档)	10	8
·        Coding Standard	·         代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	4	4
·        Design	·         具体设计	15	15
·        Coding	·         具体编码	360	600
·        Code Review	·         代码复审	10	10
·        Test	·         测试（自我测试，修改代码，提交修改）	5	5
Reporting	报告	10	10
·         Test Report	·         测试报告	5	5
·         Size Measurement	·         计算工作量	2	3
·         Postmortem & Process Improvement Plan	·         事后总结, 并提出过程改进计划	3	2