2016011993+小学四则运算练习软件项目报告

仓库地址：https://git.coding.net/DandelionClaw/CalculateProject.git

 

1.需求分析：

   Ⅰ程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除（分别使用符号+-*÷来表示）练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。

   Ⅱ每个练习题至少要包含2种运算符。不能存在分数、负数与非整数。

 

2.功能设计：

①基本功能：

   Ⅰ 在用户输入错误数据时提示

   Ⅱ 自动随机生成用户输入个数的算式，并给出算式答案

   Ⅲ 将结果生成为文件，如果存储错误会提示

②扩展功能

  Ⅰ 考虑到小学生计算水平，将算式结果约束在0~100间

  Ⅱ 随机产生括号并保证算式正确性

  Ⅲ 在用户输入的算式数中，一半是（随机）带括号的普通四则运算算式，一半是分数算式

 

3.设计实现：

定义了算式“Formula”类，用于定义算式和定义静态变量加减乘除，createString()方法用于生成算式字符串，setOps()方法用于生成算式类的每个操作符，setAns()方法用于计算每个算式的结果。

定义了分数算式“Fraction”类，它继承了Formula类，并扩展出了getFraction()方法用于生成分式，gcd()方法用于计算两数最大公因数。

在普通的四则运算中createFormula()函数用于生成算式。

在分数四则运算中createFormulaWithFraction()函数用于生成算式。

createFile()函数用于生成文件。

关系如下图所示

 

4.算法详解：

对于生成题目，我用到了随机函数库Random，先随机生成操作符，再随机生成参数，通过判断操作符是否是除法和减法再调整参数。

对于生成答案，我的第一反应是利用算法通过堆栈实现，但是我脑海中突然浮现出另一个想法。在寒假自学的Python中有一个函数eval()可以把字符串转换成表达式，这个方法刚好适用于此时的情形。虽然Java没有eval函数，但是JavaScript有。Python和JavaScript都是脚本函数，只要使用ScriptEngine调用js脚本即可调用eval函数。我先设计了getString()函数得到每个算式的字符串表达，然后通过上述方法轻松实现字符串到算术的转换。

 对于求最大公因数，我使用了运用辗转相除法的递归方法求得。

对于括号的添加，我先设定一个参数isbracket，用随机函数生成其值，若为1则该算式含括号，若为0则不含。含括号时，我再使用随机函数产生上括号所在位置，然后再计算出下括号位置，添加在字符串中。

 

5.测试运行：

 

 

 

6.代码展示：

public void setAns() throws ScriptException//算术表达式结果计算函数
        {
            ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
            ScriptEngine se = manager.getEngineByName("js");
            this.ans = (Integer) se.eval(this.str);
        }

 

public void setOps() {//随机生成操作符函数
            Random r = new Random();
            for(int i=1;i<=this.num_of_operation;i++){
                this.ops[i] = r.nextInt(4);
                if(this.ops[i]==3&&this.ops[i-1]==3){
                    this.ops[i-1]=r.nextInt(2);
                }
            }
            //排除符号单一情况
            boolean flag = true;
            for(int i=2;i<=this.num_of_operation;i++){
                if(this.ops[i]!=this.ops[i-1]){
                    flag = false;
                }
            }
            if(flag){
                do{
                    this.ops[2] = r.nextInt(3);
                }
                while(this.ops[2]==this.ops[1]);            
            }
        }

 

public int gcd(int x, int y){ //求最大公约数
                if(y == 0)
                        return x;
                 else
                        return gcd(y,x%y);
        }

 

7.总结：

对于软件模块化，我将程序的每个功能都单独作为函数独立出来，实现了可复用性和可维护性。先列出各功能（函数）的关系，形成结构框架，然后自顶向下设计，逐步求精，完成各函数的编写。 

 

8.PSP展示：

 

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	8
·   估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	10	8
开发	246	326
·         需求分析 (包括学习新技术)	6	10
·         生成设计文档	5	5
·         设计复审 (和同事审核设计文档)	5	6
·         代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	5	3
·         具体设计	10	12
·         具体编码	180	203
·         代码复审	5	9
·         测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	78
报告	10	9
·         测试报告	3	2
·         计算工作量	2	1
·         事后总结, 并提出过程改进计划	5	6

我在具体编码时间和测试时间两栏远远超过了计划。

原因是在具体编码时我低估了算法的复杂性，在乘法方面可能会导致算式结果过大，因在这方面调整算法。

在测试时，出现了一个bug，经排查，是在保证计算无小数时，我使用调整算式参数的方法，但我在调整参数之前就已经把参数输入字符串，导致最后的结果仍是未经更改有小数的。之后又花了大量的时间反复修改，精简代码。