2018102992小学四则运算练习软件项目报告

代码地址:https://coding.net/u/bow1024/p/testBybrm/git

1.需求分析

设计一个四则运算随机生成器，要求：

生成的运算符在3-5个（等号属于运算符），运算数为0-100的整数
每个式子至少有两种不同运算符（不包括等号）
运算存储在result.txt文件中，第一行是学号，后面存储运算式
程序输入仅有生成式子个数n

2.功能设计

实现基本运算功能：

运算式中不出现负数和非整数，结果中小数保留两位
命令行输入n（进行合法性控制），生成结果写入result.txt文件

3.设计实现

程序结构如下：
图1.程序结构

1.接收命令行输入正整数n，用正则表达式判断其合法性
2.循环n次，每次生成一个式子，当随机生成的式子不符合条件时（有两点，1所有运算符都一样，2除号后面是零）跳出此次循环，循环计数减一，重新生成式子。
3.生成的符合条件的式子进行计算，运算结果写入到result.txt文件中。

该部分重点建立程序整体结构，其核心部分为运算部分，在下一节中说明。

4.算法详解

运算过程从左向右一次读取随机生成的运算数和运算式，举例"2+3* 5-1="中有四个运算数[2，3，5，1]和四个运算符[+，*，-，=]，其中乘除的优先级高，加减和等于的优先级低，则根据运算数前后的运算符决定其几种不同情况：
1.加（减）在结果中；
2.乘（除）在暂存数中；
3.乘（除）结束，暂存数加（减）在结果中。根据判断运算数前后的运算符进行不同运算。

//运算
//sum为最终结果，pro为乘积暂存，lastOp表示上一个运算符
double sum = 0.00, pro=1;
int lastOp = 0;
for (int j = 0; j < x; j++) {
    int ysf = yunSuanFu.get(j);			//取出此轮循环的数字和运算符
    int sz = shuZi.get(j);
    //乘除的情况全部暂乘(除)在pro里
    if (ysf == 2 || ysf == 3) {			
        switch (lastOp) {
        case 0:		
            pro *= sz;
            break;
        case 1:
            pro *= -sz;
            break;
        case 2:
            pro *= sz;
            break;
        case 3:
            pro /= sz;
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    //加减等于的情况
    else {
        if(lastOp == 0) sum += sz;			//直接加减
        else if(lastOp == 1) sum -= sz;
        else if(lastOp == 2){
            pro *= sz;
            sum += pro;
            pro = 1;			//完成连乘(除)运算，pro清空为1
        }else{
            pro /= sz;
            sum += pro;
            pro = 1;			//同上
        }
    }
    lastOp = ysf;
    System.out.print(sz+op[ysf]);
    data.append(sz);
    data.append(op[ysf]);
}

变量ysf为当前运算数后面的运算符对应的数组["+","-","*",“÷”,"="]下标，分两种情况进行讨论：
1.运算符为乘除，该数乘（除）在暂存数pro上
2.运算符为加减等于，当前面是加（减）时，该数加（减）在结果sum上；前面是乘（除）时，该数乘（除）在暂存数pro上，同时乘（除）结束，暂存数pro加（减）在结果中。
注：实现仅为加减乘除，未考虑实现扩展功能：带括号的算式，若考虑带括号的算式，该算法的逻辑变得太复杂，需选用堆栈进行计算。

5.代码测试

进行合法和非法输入测试，此处仅展示部分测试
图2命令行输出
打印到屏幕上与写入的文件进行对比
图3记事本结果
在此执行的结果会追加在该文件的内容后面

6.代码展示

接收命令行输入

String input = sc.nextLine();
//合法性控制
while(!isPositiveInteger(input)){
    System.out.println("please input a positiveInteger n:");
    input = sc.nextLine();
}
Integer n = Integer.parseInt(input);

随机生成一个3-5的数

//运算数字个数(3-5)
Integer x = (int)(Math.random() * 100) % 3 + 3;

生成式子

//生成式子
shuZi.add((int)(Math.random() * 100));
for (int j = 0; j < x-1; j++) {
    //加一个运算符
    int index = (int)(Math.random() * 100) % 4;
    yunSuanFu.add(index);
    judge.add(index);
    //加一个数字
    int num = (int)(Math.random() * 100);
    shuZi.add(num);
    //判断除零
    if(index == 3 && num == 0){
        judge_0 = 1;
        break;
    }
}

写入文件

//写入文件
FileWriter fileWritter = new FileWriter(file.getName(),true);
BufferedWriter bufferWritter = new BufferedWriter(fileWritter);
bufferWritter.write(data.toString());		//写入文件(StringBuffer转String)
bufferWritter.newLine();
bufferWritter.close();

7.结果

通过这个程序的设计及编写，在程序设计阶段，可以把功能切分，把涉及到相同变量的部分小功能模块化开发。
虽然在设计阶段把很多问题在大脑中形成了实际的解决方向，但开发过程中，查阅资料依然用去了很多时间，尤其是之前《构建之法》中提到的"解决小问题"，消耗了大量时间，对编程语言的熟练度太低，需要更多地实践提升编码能力。
关于变量命名问题依然没有形成较好的习惯，由于英语水平限制，很多变量命名时都需要翻译工具辅助，由此很多变量偷懒用了汉语拼音甚至缩写。

8.PSP

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）
计划	10	10
估计所需时间并规划大概步骤	10	10
开发	348	475
需求分析	5	5
生成设计文档	5	8
设计复审	3	6
代码规范	5	6
具体设计	60	90
具体编码	150	180
代码复审	60	90
测试	60	90
报告	15	28
测试报告	5	10
计算工作量	5	8
事后总结	5	10