2016012023+小学四则运算练习软件项目报告

零.coding链接

https://git.coding.net/hiawei/homework1.git

一.需求分析
程序为四则运算生成器

用户为小学生

1.功能需求：

输入参数N,随机产生N道加减乘除，数字为0到100之间，符号有3到5个

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，不要输出额外信息，文件目录与程序目录一致

2.开发过程需求：

语言为JAVA，提交日期为3.25，记录PSP开发流程，使用jdk8u161版本

3.服务质量需求：

用户为小学生，每个练习题至少要包含2种运算符，运算过程中不得出现负数与小数

不能产生重复算式

除法要简易正常不应过多出现除数为1

运行耗时不应过长

二.功能设计

基本功能：生成四则运算（无括号）并计算答案

扩展功能：生成四则运算（有括号）并计算答案、分数的加减法生成与运算

三.设计实现

1.基本功能：

初始想法：

实际设计：

编程思路：

生成算式使用整数数组存操作数、字符数组存操作符，数字为4到6个，随机生成时保证除法合法化，求值过程未使用逆波兰算法，直接操作并标记负数情况，储存运算结果以防止重复，输出符合要求的表达式

函数设计：

输出生成的算式：voidprtFormula(int n) //n个算式

生成算式字符串：String creatFormula()

运算符生成：void creatOperator(int i)//在第i位字符数组储存运算符

随机生成运算符：char getOperator()

求最大公因数：int gcd(int m,int n)

表达式求值：int calculate(String ss)

2.扩展功能（暂未实现）：

带括号表达式：使用中缀转后缀可得出计算结果，由于原先未考虑到扩展功能，随机生成与合法性检测未抽象出来，使得扩展功能难以实现

分数加减：我的思路为先字符处理，将分子分母分别存在两个数组，求出所有分母的最小公倍数，将两个数组“通分”，计算结果后分子分母除去最大公约数。时间不足，未完成

四.算法详解与代码展示

1.表达式求值：

由于无括号，使用两个变量res,save；res保存当前表达式的值不管后面的运算；save是为后面优先运算保存的预留过程数。

res：

当前表达式的值

save：

做完1+2更新save为2，2-1更新save为-1

做玩1*2更新save为3，6/3更新save为2，1*2*6/3更新save为1*2*6/3

代码

public static int calculate(String ss) {
         int res = 0, save = 0, n = 0;
         char s[] = ss.toCharArray();
         char sign = '+';//初始符号为+
         for (int i = 0; i < s.length; ++i) {
             if (s[i] >= '0') {
                 n = n * 10 + s[i] - '0';//读入两位数或一位数
                 if (i == s.length - 1 || s[i + 1] < '0') {
 
                     if (sign == '+') {
                         if (res < 0)//此类判断标记了负数情况
                             ok = false;
                         res += n;
                         save = n;
                     } else if (sign == '-') {
                         if (res < 0)
                             ok = false;
                         res -= n;
                         save = -1 * n;
                     } else if (sign == '*') {
                         res = res - save + save * n;
                         if (res < 0)
                             ok = false;
                         save = save * n;
                     } else if (sign == '/') {
                         res = res - save + save / n;
                         if (res < 0)
                             ok = false;
                         save = save / n;
                     }
                 }
             } else {
                 n = 0;
                 sign = s[i];
             }
         }
         return res;
     }

2.查重：

为提高运行效率，开辟了长度100000000的数组rec记录得数，为防止溢出同时降低小学生计算难度程序避免了连乘的发生，储存方式例如得数为3，检查rec[3]是否为1，如果不为1，标记为1，如果为1就认为其极有可能重复，排除这个算式

3.保证整除：

生成算式我使用整数数组存数字字符数组存操作符，随机产生除法后，先把两个数字中大的排在前面，再将两数的最大公因数作为除数，若是除数为1，则打上标记，以便后续抛弃这个运算

代码：

if (operas[i] == '/') {// 除法处理为大数除以两数最大公约数
             if (nums[i + 1] == 0)
                 nums[i + 1] = 2;// 避免除数为零
             if (nums[i] < nums[i + 1]) {
                 int t = nums[i];
                 nums[i] = nums[i + 1];
                 nums[i + 1] = t;
             }
             nums[i + 1] = gcd(nums[i], nums[i + 1]);
             if (nums[i + 1] == 1) {
                 ok = false;
             }
         }

4.运算符不重复：

使用字符数组储存的运算符直接检测一遍以达到目的

五.测试运行

测试：

六.总结

1.java知识薄弱，第一次用java写如此复杂的程序。开发过程中，java的语法例如字符串字符数组间的处理必须结合资料才能完成。其中java main的运行方式直到阅读了别人的博客才学会了处理。

2.不熟悉开发流程。感觉自己还是不能按照原先的计划来编辑程序。很多原来的构思都在编程的过程中丢掉了，一边开发，一边思考新的方法，逐渐地，原先觉得比较独立抽象的函数等到作业完成的差不多时，发现好多功能都没有独立出来，给后续的扩展功能的开发造成了阻碍，更麻烦的是，独立性较低，给debug造成了极大的困难。

3.测试真的好难，自己明明感觉逻辑是对的，可偏偏就是不按照自己所想的运行。测试函数自己只会用笨方法在另一个java文件修改这个函数再测试。

4.自己感觉自己的程序还有很多不足，没有把乘法结果限制在100以内，重复出现的数字有时很奇怪。自己直接排除了像88/88、65/65、0+23这种式子，感觉程序还有很多优化的空间

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