2016012053小学四则运算练习软件项目报告
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一、需求分析
1、用JAVA编程语言写一个小学四则运算练习
2、程序可接收一个输入参数n，随机生成N道小学四则运算题
3、每个数字在0~100之间，运算符在3个~5个之间。
4、每个练习至少包含两种运算符，运算符为+-*÷
5、题目中不能出现负数和正整数
6、要将学号和n道练习题以及答案输出到文件“result.txt”中
二、功能设计
基本功能：根据用户需要用java编程语言写一个四则运算，数字在100以内，运算符3个到5个之间，每个练习至少包含两种运算符，运算符为+-*÷，且题目中不能出现负数和正整数，然后式子和答案以文档的形式呈现在用户面前。
拓展功能：支持有括号的运算
三、设计实现
我共设计了四个类：Main、Demo1、Demo2、ToolDemo
Main：主类，将学号、练习题以及答案输入到文件“result.txt”文件中
Demo1：输出表达式，对表达式的条件进行判断，对表达式进行验证
Demo2：判断左右子树是否有孩子，判断随机产生的符号以及是否有括号的运算。
ToolDemo：获取随机的四种符号和0~100的随机数。
四、算法详解
1.生成题目
（1）随机获取运算符
char sign = 0;
Random num = new Random();
int i = num.nextInt(4);
switch (i) {
case 0:
sign = '+';
break;
case 1:
sign = '-';
break;
case 2:
sign = '*';
break;
case 3:
sign = '/';
break;
}
return sign;
（2）根据输入的范围（0-100）获取随机数
int number = 0;
Random num = new Random();
number = num.nextInt(max + 1);
return number;
2.获取表达式验证并计算结果
获取每个节点的运算结果，并检验除法
1)除数为0
2)不能整除
出现以上两种情况的话将该运算符转换成其他三种运算符
public String toString(){
String str = root.toString();
str = str.substring(1, str.length()-1);
return str;
}
3.结果写入
使用BufferedWriter写入文本
File file = new File("result.txt");
try {
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file, true));
bw.write("学号：2016012053" + "\r\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
Integer number = null;
Random num = new Random();
number = num.nextInt(3) + 2;
bTree = new YunsuanVo(number);
bTree.buildBTree();
String result = bTree.CalAndVal();
System.out.println(bTree.toString() + "=" + result);
bw.write(bTree.toString() + "=" + result + "\r\n");
}
System.out.println("---------------------------");
bw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
五：测试运行
后来改进后的命令行输入为
六、优秀代码展示
public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); int n; System.out.println("请输入您想要得到的题目个数：\n"); n = scan.nextInt(); Demo1 bTree; System.out.println("\n"); System.out.println("2016012053"); System.out.println("---------------------------"); File file = new File("result.txt"); try { BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file, true)); bw.write("2016012053" + "\r\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { bTree = new Demo1(2); bTree.buildBTree(); String result = bTree.Verification(); System.out.println(bTree.toString() + "=" + result); bw.write(bTree.toString() + "=" + result + "\r\n");
}//把输出结果写入到result.txt文件中 System.out.println("---------------------------"); bw.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
/** * 生成二叉树 * */ public void buildBTree() { Demo2 lchild, rchild, lnode, rnode; if (num == 1) { lchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); rchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); root = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), lchild, rchild); } else { int num1 = 0; int n = getDeep() - 3; boolean[] place = ToolDemo.getChildPlace(num); root = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), null, null); opeList.add(root); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < (int) Math.pow(2, i); j++, num1++) { lchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), null, null); rchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), null, null); opeList.get(j + num1).setChild(lchild, rchild); opeList.add(lchild); opeList.add(rchild); } } for (int i = 0; i < place.length; i++) { if (place[i]) { lnode = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); rnode = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); if (i % 2 == 0) { lchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), lnode, rnode); opeList.add(lchild); opeList.get(num1).setLchild(lchild); } else { rchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getSign()), lnode, rnode); opeList.add(rchild); opeList.get(num1).setRchild(rchild); } } else { if (i % 2 == 0) { lchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); opeList.get(num1).setLchild(lchild); } else { rchild = new Demo2(String.valueOf(ToolDemo.getNumber(10)), null, null); opeList.get(num1).setRchild(rchild); } } num1 = num1 + i % 2; } } } }
/** * 获取每个节点的运算结果 * * @return result */ public String getResult() { if (hasChild()) { switch (str) { case "+": return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) + Integer.parseInt(getRchild().getResult())); case "-": if (Integer.parseInt(getLchild().getResult()) - Integer.parseInt(getRchild().getResult()) < 0) { while (str.equals("-")) { str = String.valueOf(ToolDemo.getSign()); } return this.getResult(); } else { return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) - Integer.parseInt(getRchild().getResult())); } case "*": return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) * Integer.parseInt(getRchild().getResult())); case "/": if (getRchild().getResult().equals("0")) { while (str.equals("/")) { str = String.valueOf(ToolDemo.getSign()); } return this.getResult(); } else if (Integer.parseInt(getLchild().getResult()) % Integer.parseInt(getRchild().getResult()) != 0) { while (str.equals("/")) { str = String.valueOf(ToolDemo.getSign()); } return this.getResult(); } else return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) / Integer.parseInt(getRchild().getResult())); } } return str; }
/** * 根据输入的范围获取随机数 * * @param max * @return number */ public static int getNumber(int max) { int number = 0; Random num = new Random(); number = num.nextInt(max + 1); return number; } /** * 随机产生子节点 * * @param num * @return childPlace */ public static boolean[] getChildPlace(int num) { int d = 0; int size = 0, j = 1; while (num >= (int) Math.pow(2, j)) { j++; } d = (int) Math.pow(2, j) - 1 - num; size = (int) Math.pow(2, j - 1); boolean[] k = new boolean[size]; for (int i = 0; i < size; i++) { k[i] = true; } for (int i = 0; i < d; i++) { Random ran = new Random(); int f = ran.nextInt(size); while (k[f] == false) { f = ran.nextInt(size); } k[f] = false; } return k; } }
七、PSP
|
PSP2.1 |
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) |
|
Planning |
计划 |
1500 |
7200 |
|
· Estimate |
· 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 |
1500 |
7200 |
|
Development |
开发 |
1300 |
6000 |
|
· Analysis |
· 需求分析 (包括学习新技术) |
30 | 300 |
|
· Design Spec |
· 生成设计文档 |
30 |
300 |
|
· Design Review |
· 设计复审 (和同事审核设计文档) |
30 |
300 |
|
· Coding Standard |
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) |
20 |
400 |
|
· Design |
· 具体设计 |
50 |
500 |
|
· Coding |
· 具体编码 |
800 |
3000 |
|
· Code Review |
· 代码复审 |
30 |
500 |
|
· Test |
· 测试（自我测试，修改代码，提交修改） |
200 |
1000 |
|
Reporting |
报告 |
200 |
1200 |
|
· Test Report |
· 测试报告 |
70 |
400 |
|
· Size Measurement |
· 计算工作量 |
60 |
200 |
|
· Postmortem & Process Improvement Plan |
· 事后总结, 并提出过程改进计划 |
70 |
600 |
八、总结
这次项目比我想象中的要难很多，如果说用c语言来写就会简单很多，而Java编程语言相对我来说难很多，也比预想中做的时间长了很多很多，原本觉得自己一两天就可以完成，但实际是一个星期每天都有再弄这个项目，考虑这个项目应该如何实现，代码应该如何写？以前觉得算法并没有什么太大的用处，也觉得自己可能不会去学算法之类的东西，但做完这个项目之后就发现，算法实在是太重要了。经过这一个星期，我明白了自己在Java方面还有很多很多不足的地方，在算法和思维方面也有很多不足，在接下来的学习生活中，我应该更加努力地去学习，让自己一天比一天更优秀。
