四则运算表达式生成

四则运算表达式生成

　　为了配合上一篇博客里所写的小程序，我又写了一个能够自动生成四则运算表达式的程序。程序的总体思路比较简单，

1. 随机生成一个数字，代表着生成表达式中操作数的个数。
2. 循环生成一个数字，将其输出，然后等概率生成‘+’‘-’‘*’‘/’中的一个跟在该数字后面，输出。
3. 以一定概率生成左括号，若生成了左括号则输出，并进行计数标志当前共有多少个未完成匹配的左括号。
4. 若当前有未完成匹配的左括号，则在生成一个数字后，生成一个操作符前，以一定的概率生成右括号。
5. 在生成完毕后，生成最后一个数并将为匹配的左括号予以匹配。

　　根据上述思路，其代码实现如下：

#include <bits/stdc++.h>

#define maxl 8
#define maxn 100

using namespace std;

typedef long long ll;

ofstream fout("equation.txt");
char Op[] = {'+', '-', '*', '/'};

void create()
{
    //首先随机生成算式中操作数的个数，其数量必须大于1 
    int length;
    do{
        length = rand()%maxl;
    }while(length < 2);
    bool div = false;                        //用来防止出现除0错误 
    int brack_cnt = 0;                        //记录未匹配的左括号个数 
    ll num, op;
    
    for (int i = 1; i < length; i++)        //循环生成算式 
    {
        if (div)                            //若此时需要生成的数字前的负号是'/'，则需要特判此次生成的数字不能为0 
        {
            div = false;
            do{
                num = rand()%maxn;
            }while(num == 0);
            fout << num;
        }
        else
            fout << rand()%maxn;            //否则直接生成数字输出 
        int tmpcnt = brack_cnt;
        for (int j = 0; j < tmpcnt; j++)    //若当前有未匹配的左括号，则对每一个未匹配的左括号，都有一定概率生成相应右括号。    
        {
            if ((rand()%5) > 2)                //生成右括号概率为0.6
            {
                brack_cnt--;
                fout << ")";
            }
        }
        
        op = rand()%4;                        //生成运算符 
        fout << Op[op];
        if (op == 3)                        //若生成了除号，则需要置相应标志位 
            div = true;
        
        if (!(rand()%3))                    //以一定概率生成左括号，概率为1/3 
        {
            fout << "(";
            brack_cnt++;
            fout << rand()%maxn;            //生成左括号后必须生成一个数字和运算符，不然可能出现(15)这样的错误 
            op = rand()%4;
            fout << Op[op];
            if (op == 3)
                div = true;
        }
    }
    if (div)                                //生成最后一个数字，该数字后不需要跟运算符 
    {
        div = false;
        do{
            num = rand()%maxn;
        }while(num == 0);
        fout << num;
    }
    else
        fout << rand()%maxn;
    while(brack_cnt--)                        //补全右括号 
        fout << ")";
    fout << endl;
}

int main()
{
    srand(time(0));
    int t;
    //获得需要生成算式的个数 
    cin >> t;
    while(t--)
        create();
    return 0;
}

　　总结

　　这个程序在一定程度上实现了我们所需要的功能，但是仍有一定的不足，最重要的一个问题就是会生成一些无用的括号，比如(2*3)*4等。所以整个程序还是有改进的余地的，在日后可以对其进行优化，使其能够完美的实现需求的功能。