四则运算

这个作业属于哪个课程	22级计科2班
这个作业要求在哪里	作业要求
这个作业目标	实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

团队成员

团队成员	学号
李卓荣	3122004440
蔡家显	3122004815

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PSP表格

PSP2.1	Person Software Process Stages	预估耗时(min)	实际耗时(min)
Planning	计划	30	60
.Estimate	预估这个任务需要多少时间	60	90
.Development	开发	180	240
· Analysis	需求分析（包括学习新技术	60	90
· Design Spec	生成设计文档	30	30
· Design Review	设计复审	20	15
· Coding Standard	代码规范（为目前的开发制定合适的规范）	30	20
· Design	具体设计	20	30
· Coding	具体编码	120	240
· Code Review	代码复审	30	40
· Test	测试（自我测试、修改代码、提交修改）	30	40
Reporting	报告	30	40
· Test Report	测试报告	20	10
· Size Measurement	计算工作量	10	10
· Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结，并提出过程改进计划	30	30
Total	合计	610	915

设计过程

输入处理：去除表达式空格，若尾部无结束符'='则添加。
合法性检查：遍历表达式，检查字符合法性、括号匹配、等号数量及位置。
计算过程：初始化栈，遍历表达式，数字入缓存，非数字时处理：数字缓存转整数入数字栈，重置缓存。
比较当前运算符与符号栈顶优先级，低则先运算再压入结果，高则直接压入符号栈。右括号则去括号。
返回结果：数字栈最后一个元素为计算结果。

主体函数

/**
     * 解析并计算四则运算表达式，返回计算结果
     *
     * @param numStr 四则运算表达式
     * @return 计算结果
     */
    public Fraction calculate(String numStr) {
        if (numStr != null) {
            //去除空格方便处理
            numStr = numStr.replaceAll(" ", "");
        } else {
            return new Fraction(0);
        }

        // 如果算术表达式尾部没有‘=’号，则在尾部添加‘=’，表示结束符
        if (numStr.length() >= 1 && !('=' == numStr.charAt(numStr.length() - 1))) {
            numStr += "=";
        }

        // 检查表达式是否合法
        if (!isStandard(numStr)) {
            System.out.println(new Throwable().getStackTrace()[0] + ":" + numStr);
            return new Fraction(0);
        }
        // 初始化栈
        fractionStack = new Stack<Fraction>();
        operationStack = new Stack<Character>();
        // 用于缓存数字，因为数字可能是多位的
        StringBuffer nowFractionNum = new StringBuffer();
        // 从表达式的第一个字符开始处理
        for (int i = 0; i < numStr.length(); i++) {
            // 获取一个字符
            char nowChar = numStr.charAt(i);
            // 若当前字符是数字
            if (isNumber(nowChar)) {
                // 加入到数字缓存中
                nowFractionNum.append(nowChar);
            } else {
                // 非数字的情况
                // 将数字缓存转为字符串
                String checkFractionNum = nowFractionNum.toString();
                if (!checkFractionNum.isEmpty()) {
                    // 将数字字符串转为长整型数
                    int num = Integer.parseInt(checkFractionNum);
                    // 将数字压栈
                    fractionStack.push(new Fraction(num));
                    // 重置数字缓存
                    nowFractionNum = new StringBuffer();
                }
                //若当前运算符优先级小于栈尾的优先级，则应当先处理前面运算符
                while (!comparePri(nowChar) && !operationStack.empty()) {
                    // 出栈，取出数字，后进先出
                    Fraction b = fractionStack.pop();
                    Fraction a = fractionStack.pop();
                    // 取出栈尾运算符进行相应运算，并把结果压栈用于下一次运算
                    switch (operationStack.pop()) {
                        //处理带分数
                        case '’':
                            fractionStack.push(Fraction.with(a, b));
                            break;
                        //处理普通运算符
                        case '+':
                            fractionStack.push(Fraction.add(a, b));
                            break;
                        case '-':
                            fractionStack.push(Fraction.sub(a, b));
                            break;
                        case '×':
                        case '*':
                            fractionStack.push(Fraction.mul(a, b));
                            break;
                        case '/':
                        case '÷':
                            fractionStack.push(Fraction.div(a, b));
                            break;
                        default:
                            break;
                    }
                }
                if (nowChar != '=') {
                    // 符号入栈
                    operationStack.push(nowChar);
                    if (nowChar == ')') {
                        // 去括号
                        operationStack.pop();
                        operationStack.pop();
                    }
                }
            }
        }
        return fractionStack.pop();
    }