201571030107 小学四则运算练习软件项目报告
201571030107 小学四则运算练习软件项目报告
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项目实施过程
1、需求分析
- 程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。
- 为了让小学生得到充分锻炼，每个练习题至少要包含2种运算符。同时，由于小学生没有分数与负数的概念，你所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数，比如不能出 3/5+2=2.6，2-5+10=7等算式。
- 练习题生成好后，将你的学号与生成的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。
- 当程序接收的参数为4时，以下为输出文件示例。
201571030107
(78*23)-(6*91) = 1248
(3+36)*(34-21) = 507
(15*81)*(14+87) = 122715
(95-4)+(37-30) = 98
- 支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。注意，算式中存在的括号必须大于2个，且不得超过运算符的个数。
2、功能分析
1、 生成一个包含4个数字，三个运算符且包含两个以上括号的字符串表达式。
2、求表达式的结果，注意运算过程中不能出现负数。
3、最后将运算表达式和计算结果写入文件。
3、设计实现
Arithmetic(SE)
|--app
| |--Arithmetic -- 调用各个组件，生成一个算术表达式
| |--BracketsCompute -- 为随机生成的数字和符号添加括号
|--util
| |--CalculateUtil -- 算术计算工具
| |--Const -- 常量参数
| |--FileUtil -- 文件操作工具
| |--RandomUtil -- 随机数字生成工具
| |--InfixToSufixUtil -- 将中缀表达式转换为后缀表达式
| |--SufixToValueUtil -- 计算后缀表达式
|--Application -- 启动程序
4、测试运行
5、核心代码
- 将算术表达式（中缀表达式）转换为后缀表达式：
eg. 89-(44/(56*33)) 中缀表达式转换为后缀表达式
后缀表达式：89 44 56 33 * / -，元素之间用空格隔开。
从左到右遍历中缀表达式的每一个数字和运算符
如果是数字就输出（即存入后缀表达式）
如果是右括号，则弹出左括号之前的运算符
如果优先级低于栈顶运算符，则弹出栈顶运算符加入后缀表达式，并将当前运算符加入后缀表达式
遍历结束后，将栈则剩余运算符弹出。
public static String prefixToSuffix(String express) throws Exception {
String[] expression = express.split(",");
StringBuffer suffixStr = new StringBuffer();
String temp = "";
try {
for (int i = 0; i < expression.length; i++) {
if (SuffixToValueUtil.isNum(expression[i])) {
suffixStr.append(expression[i]).append(" ");
} else if (expression[i].equals(")")) {
temp = stack.pop();
while (!temp.equals("(")) {
suffixStr.append(temp).append(" ");
temp = stack.pop();
}
} else if (expression[i].equals("(") ||
priority.get(expression[i]) >= priority.get(getTopOperator())) {
stack.push(expression[i]);
} else {
temp = stack.pop();
suffixStr.append(temp).append(" ").append(expression[i]).append(" ");
}
}
} catch (Exception e) {
throw e;
}
while (stack.size() > 0) {
suffixStr.append(stack.pop());
}
return suffixStr.toString();
}
- 根据中缀表达式计算结果
eg. 根据后缀表达式：89 44 56 33 * / - 计算结果。
从左到右遍历后缀表达式
遇到数字就进栈
遇到符号，就将栈顶的两个数字出栈运算，运算结果进栈，直到获得最终结果。
public static int compute(String expression) throws Exception {
int numOne, numTwo;
String temp = "";
String[] express = expression.split(" ");
Stack<String> stack = new Stack<>();
for (int i = 0; i < express.length; i++){
if (isNum(express[i])){
stack.push(express[i]);
}
else
{
numTwo = Integer.parseInt(stack.pop());
numOne = Integer.parseInt(stack.pop());
temp = CalculateUtil.compute(numOne, numTwo, express[i]).toString();
if (Integer.parseInt(temp) < 0){
throw new Exception("Negative numbers in operation");
}
stack.push(temp);
}
}
return Integer.parseInt(stack.pop());
}
6、总结
在这个小项目中，我主要将项目程序分为三个部分，分别是启动程序Application、主程序app和工具类util三部分。在主程序中通过Arithmetic调用各个工具类产生一个算术表达式（中缀表达式），工具类中分别处理文件，随机数，计算和表达式转换工作。降低了程序各个部分的耦合度，实现的软件的模块化。
7、展示PSP
| PSP2.1 | 任务内容 | 计划完成的时间(min) | 实际完成需要的时间(min) |
|---|---|---|---|
| PLanning | 计划 | 20 | 40 |
| Estimate | 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 | 20 | 40 |
| Developmet | 开发 | 132 | 168 |
| Analysis | 需求分析（包括学习新技术） | 12 | 20 |
| Design Spec | 生成设计文档 | 5 | 3 |
| Design Revie | 设计复审（和同事审核设计文档） | 3 | 3 |
| Coding Standard | 代码规范 | 2 | 2 |
| Design | 具体设计 | 30 | 50 |
| Coding | 具体编码 | 60 | 60 |
| Code Review | 代码复审 | 5 | 5 |
| Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 15 | 25 |
| Reporting | 报告 | 30 | 40 |
| Test Report | 测试报告 | 20 | 30 |
| Size Measurement | 计算工作量 | 3 | 3 |
| Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结，并提出过程改机计划 | 7 | 7 |
项目总结
这个项目并不是很难，但是要把实验要求的所有功能做完还是有挑战性的。在我的项目中我暂时还没有添加真分数的出题和运算功能，后期有时间的话，我会加上去的。做完这个项目后，我最大的感受就是认真做一件事的感觉真好，继续加油！
