四则运算题目生成程序分析

PSP2.1	Personal Software Process Stages	Time
Planning	计划
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	20h
Development	开发
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	5h
· Design Spec	· 生成设计文档	2h
· Design Review	· 设计复审 (和同事审核设计文档)	1h
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	1h
· Design	· 具体设计	2h
· Coding	· 具体编码	8h
· Code Review	· 代码复审	2h
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	2h
Reporting	报告
· Test Report	· 测试报告	1h
· Size Measurement	· 计算工作量	1h
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	1h
	合计	26h

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程序要求：

1、定义：
    自然数，真分数（1/2,2/3,1'1/2……）
    + - * / ( ) =  空格（用于四则运算符和等号前后）
2、输入：
（1）使用 -n 参数控制生成题目的个数：
    Myapp.exe -n 10（生成10个题目）
（2）使用 -r 参数控制题目中数值（自然数、真分数和真分数分母）的范围）：
    Myapp.exe -r 10（ 生成10以内（不包括10）的四则运算题目。该参数必须给定，否则程序报错并给出帮助信息。）
（3）程序支持对给定的题目文件和答案文件，判定答案中的对错并进行数量统计：
    Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt（统计结果输出到文件Grade.txt，格式如下：
Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)
Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)
其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量，括号内的是对/错题目的编号。）
3、需求：
（1）生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1 ? e2的子表达式，那么e1 ≥ e2。
（2）生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式，那么其结果应是真分数。
！！！（3） 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。
（4）任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。
！！！（5）生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件，格式如下：
1. 四则运算题目1
2. 四则运算题目2
……
其中真分数在输入输出时采用如下格式，真分数五分之三表示为3/5，真分数二又八分之三表示为2’3/8。
！！！（6） 在生成题目的同时，计算出所有题目的答案，并存入执行程序的当前目录下的Answers.txt文件，格式如下：
1. 答案1
2. 答案2
……
特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。
（7）程序应能支持一万道题目的生成。
！！！（8）记录你在改进程序性能上花费了多少时间，描述你改进的思路，并展示一张性能分析的图（由VS2012的性能分析工具自动生成）。如果可能，展示你程序中消耗最大的函数。
！！！（9）共享你对程序进行测试的至少10个测试用例，以及说明为什么你能确定你的程序是正确的。（不正确的程序得0分，不管性能如何）

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程序分析：

1、老师规定编程语言为C++/C#，但实际上到目前为止我们只学过C和Java，所以在两种语言的选择上还是纠结了一下，最开始用的C++，后来发现C#与Java的使用方式很像，于是又推倒重写一遍C#。

2、这个题目第一眼看上去觉得非常简单，不外乎就是随机数生成，但是仔细阅读突然发现老师的要求加上之后就基本上拖了很久，在设计上有很多需要思考的地方：

1. 参数既有自然数也有真分数，所以定义了一个类用来判断数的类型。

   public class figure
       {
           private int number;
           private int denominator;//fenmu
           private int numerator;//fenzi
           private int iffraction;
       }

2. 在符号的生成时，将“+”“-”“*”“/”全部定义在一个数组里，根据随机数生成随机选择符号处理。也通过0/1随机数生成选择是否留有括号。
3. 考虑到命令行参数输入，设定两个输入处理方式模块，Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt，和 Myapp.exe -n n -r r（n为生成题目数量，r为范围）。
4. 计算部分单独写出来放在一个类方法里，采用中缀表达式生成前缀表达式，以及前缀表达式的算法。
5. 检验和生成各有信号指示，生成部分的答案生成，看做读入Exercises.txt文件再生成Answers.txt文件。

3、测试用例：

No1.txt -n 10 -r 10

No1.txt -n 100 -r 10

No.1.txt -n 10000 -r 10000

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性能分析图：

分析数据：No1.txt -n 10000 -r 10000