四则运算
一.题目要求
- 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）
三.审查表
进入GitHub查看源代码
| 功能模块名称 | 小学四则运算自动生成器 | ||
| 审查人 | 张纯鹤 | 审查日期 | 6/5/2019 |
| 代码名称 | Calculate.java | 代码作者 | 刘家兴 |
| 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？ | 是 | ||
| 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? | 是 | |
| 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？ | 否 | ||
| 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？ | 是 | |
| 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？ | |||
| 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？ | 无此类运算 | |
| 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。 | 否 | ||
| （2）将浮点变量用“==”或“！=”与任何数字比较。 | 否 | ||
| （3）将指针变量用“==”或“！=”与NULL比较。 | 否 | ||
| 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 | 否 | ||
| 断移到循环体的外面？ | 否 | ||
| 重要 | Case语句的结尾是否忘了加break？ | 未用此语句 | |
| 重要 | 是否忘记写switch的default分支？ | 未用到此语句 | |
| 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。 | 未使用goto | |
| 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 | 未用到 | ||
| 生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。 | 未用到 | ||
| 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。 | 完整 | ||
| 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？ | 否 | ||
| 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。 | 否 | |
| 重要 | return语句是否返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”？ | 否 | |
| 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） | 未用到 | |
| 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） | 未用到 | |
| 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？ | 未用到 | |
| 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？ | 未用到 | |
| 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； | 否 | ||
| （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？ | 否 | |
| 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； | 否 | ||
| （2）释放原有内存资源； | 否 | ||
| （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？ | 是 | ||
| 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？ | 未用到 | |
| 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。 | 空 | ||
| （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。 | 空 | ||
| （3）基类与派生类的析构函数应该为虚（即加virtual关键字）。 | 空 | ||
| （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 | 空 | ||
| 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。 | 空 | ||
| （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。 | 空 | ||
| 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？ | 否 | ||
| （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？ | 否 | ||
| （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？ | 未用到 | ||
| （２）文件以不正确的方式打开吗？ | 未用到 | ||
| （３）文件结束判断不正确吗？ | 未用到 | ||
| （４）没有正确地关闭文件吗? | 未用到 | ||
四.单元测试
showMe()为生成整数的四则运算
public void showMe() {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
int a = (int) (Math.random() * M) + 1;
int b = (int) (Math.random() * M) + 1;
int c = (int) (Math.random() * M) + 1;
int d = (int) (Math.random() * M) + 1;
int e = (int) (Math.random() * 4);
int f = (int) (Math.random() * 4);
int g = (int) (Math.random() * 4);
System.out.print(a);
System.out.print(o[e]);
System.out.print(b);
System.out.print(o[f]);
System.out.print(c);
System.out.print(o[g]);
System.out.print(d + "= ");
System.out.println();
}
System.out.println("题目生成结束");
showMePoint()为生成小数带括号的四则运算
public void showMePoint() {
DecimalFormat df = new DecimalFormat("0.00");
for (int i = 0; i < N; i++)
{
double a = (Math.random() * M);
double b = (Math.random() * M);
double c = (Math.random() * M);
double d = (Math.random() * M);
int e = (int) (Math.random() * 4);
int f = (int) (Math.random() * 4);
int g = (int) (Math.random() * 4);
System.out.print(df.format(a) + o[e] + "(" + df.format(b) + o[f] + df.format(c) + ")" + o[g] + df.format(d) + "= ");
System.out.println();
}
System.out.println("题目生成结束");
WriteFile()为输出到文件
class WriteFile
{
public void select(int k) throws IOException
{
if (k == 1)
{
WriteFile.writeFile();
}
}
public static void writeFile() throws IOException
{
File f = new File("Calculate.txt");
OutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(f);
PrintStream printStream = new PrintStream(fileOutputStream);
System.setOut(printStream);
}
}
因为是此代码中的类为自动生成，而且大部分为随机数，所以只能测试结果最终返回值是否均为‘1’（true），为’1‘即通过测试。
运行结果
五.条件覆盖
虽然单元测试全部通过，但比较片面，下面是我靠人工样例的条件覆盖测试。
1.整数加、减、乘、除法运算
输出到文件
输出内容
2.小数带括号加、减、乘、除法运算
3.整数加、减、乘、除法混合运算
4.小数带括号加、减、乘、除法混合运算
六.对驾驶员的评价
刘家兴是此次结对编程的驾驶员，他为人亲切，乐于沟通，我们经过多次讨论与尝试，最终选择四则运算作为本次结对变成的题目。刘家兴与我都在初学java阶段，他敢于尝试，使用java语言进行本次结对编程任务，我在其身边亦辅导亦学习的态度进行领航。他思路清晰，特别是对题目的剖析很到位，多次在草纸上画流程图与我商论，使我参与感极为强烈，他能虚心接受我的意见，而且遇到我不清楚的地方，他也会反过来对我耐心解析。
但是这次的代码也有些许不足之处，花括号使用不规范，未能对齐另起一行，功能上未能实现图形界面，这其中也有我的责任，能力有限未能做到最好。
在我看来，刘家兴是一个乐于学习，善于交际的优秀伙伴，与他的结对编程使我感到快乐。
七.总结
这是我人生中第一次意义上的结对编程，此前只在课堂上听老师介绍过这种编程方式，对它充满了好奇，也期待着能体验到结对编程带来的不同感受，我的结对伙伴主动要求承担驾驶员的责任，而我也很荣幸成为了他的领航员。
此次结对编程我和我的驾驶员选择的是小学四则运算自动生成程序，我们第一个要解决的是生成随机的问题，有两个要点，首先是不能超出最大值，其次不能出现分母为‘0’的情况。Math.random()可以随机生成0到小于1的数，我们便使用此生数与最大值M相乘，所得结果即为小于最大值的随机数，对于分母不等于‘0’的问题，我们最终采用结果+1的方法，规避了零的问题。在混合运算上我们产生过分歧，经过多次画流程图的讨论后，达成了一致，采用加减，乘除混合的方案。输出时也遇到了不小的麻烦，System.out.print无法正确输出字符，我们多次调试更改，未能解决问题，网上查找也未找到此类问题的解决方案，最终我们选择逐一排查，利用正确的输出结果反推，终于找到了问题所在，原来问题是出在System.out.print*（）中‘+’的运用，不能将两个变量结果用‘+’相连，否则结果会错误溢出，所以我们分段输出，终于解决了问题。
第一次结对编程的体验，使我获益匪浅，我对驾驶员有问题的代码能及时纠正，不必在一个简单的惯性思维问题上浪费时间，而看到结对伙伴有亮点的程序时，我不仅能从中学习，也意识到了自己的不足，在彼此的讨论与协作中。我们体会到了团队合作的的乐趣，以及高效率带来的便捷，十分的感谢老师能给我们团队协作的机会。
