高级软件工程第二次作业--四则运算生成器
1、题目描述
从《构建之法》第一章的 “程序” 例子出发，完成一个能自动生成小学四则运算题目的命令行 “软件”，满足以下需求：
- 参与运算的操作数(operands)除了100以内的整数以外，还要支持真分数的四则运算，例如：1/6 + 1/8 = 7/24。操作数必须随机生成。
- 运算符(operators)为 +, −, ×, ÷ （如运算符个数固定，则不得小于3）运算符的种类和顺序必须随机生成。
- 要求能处理用户的输入，并判断对错，打分统计正确率。
- 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如执行下面命令将生成5个题目
- (以C/C++/C#为例) calgen.exe -n 5
- (以python为例) python3 calgen.py -n 5
附加功能（算附加分）
- 支持带括号的多元复合运算
- 运算符个数随机生成（考虑小学生运算复杂度，范围在1~10）
2、解题思路
把运算符和运算数当成分数，随机生成四则运算式保存到队列(queue)中,利用栈(stack)进行转换为逆波兰式，然后进行计算得出结果。
第一步：写分数类Fraction.h，并将运算符转换成相应的分数形式。
Fraction(1000,1) 加
Fraction(2000,1) 减
Fraction(3000,1) 乘
Fraction(4000,1) 除
Fraction(5000,1) ()
Fraction(6000,1) )
1 左括号
11 同一个位置两个左括号
2 右括号
22 同一个位置两个右括号
第二步：运算类Operation.h，生成类Generate.h等等。
第三步：单元测试。
第四步：上传到Github。
第五步：发表博客。
3、PSP
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时(分) | 实际耗时(分) |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | ||
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 10 | |
| Development | 开发 | ||
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 40 | |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 30 | |
| · Design Review | · 设计复审 (和同事审核设计文档) | 10 | |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 60 | |
| · Design | · 具体设计 | 120 | |
| · Coding | · 具体编码 | 300 | |
| · Code Review | · 代码复审 | 60 | |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 120 | |
| Reporting | 报告 | ||
| · Test Report | · 测试报告 | 30 | |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 50 | |
| ·Postmortem&Process Improvement Plan | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 30 | |
| 合计 | 860 |
4、代码说明
1.程序入口文件Main.cpp，其中包含了判断对错的Judg()函数。
2.分数类Fraction.h，分数类中函数的具体实现在Fraction.cpp中。
#ifndef FRACTION_H_
#define FRACTION_H_
#include <iostream>
using namespace std;
class Fraction {
public:
Fraction(int molecular = 1, int denomilator = 1); //构造函数
virtual ~Fraction() {}; //虚函数
float GetValue() const; //获取分数值
void Simplification(); //化简
void Show(); //显示分数
friend ostream& operator <<(ostream& os, Fraction& f);
//重载四则运算操作符
Fraction operator +(const Fraction& f)const;
Fraction operator -(const Fraction& f)const;
Fraction operator *(const Fraction& f)const;
Fraction operator /(Fraction f)const;
//重载比较操作符,计算减法或异号加法时判断符号
bool operator ==(const Fraction& f)const;
bool operator >(const Fraction& f)const;
bool operator <(const Fraction& f)const;
Fraction GetReciprocal();//获取分数的倒数
void ChangeValue(int molecular, int denomilator); //改变当前分数分子和分母
protected:
private:
int molecular; //分子
int denomilator; //分母
bool isNegative; //是否为负数
};
#include "Fraction.cpp"
#endif;
3.运算类Operaton.h。
#ifndef OPERATION_H_
#define OPERATION_H_
#include <iostream>
#include "Fraction.h"
using namespace std;
//运算类
class Operation {
private:
Fraction _numberA;
Fraction _numberB;
public:
Fraction GetNumberA() {
return _numberA;
}
Fraction SetNumberA(Fraction value) {
_numberA = value;
}
Fraction GetNumberB() {
return _numberB;
}
Fraction SetNumberB(Fraction value) {
_numberB = value;
}
virtual Fraction GetResult() {
Fraction result;
return result;
}
};
#endif;
4.简单工厂运算类OperationFactory.h。
#ifndef OPERATIONFACTORY_H_
#define OPERATIONFACTORY_H_
#include <iostream>
#include "Fraction.h"
#include "Operation.h"
#include "ASMDOperation.h"
using namespace std;
//简单工厂运算类
class OperationFactory {
public:
static Operation* Calculation(char operate) {
Operation* result;
switch(operate) {
case '+':
result = new AddOperation();
break;
case '-':
result = new SubOperation();
break;
case '*':
result = new MulOperation();
break;
case '/':
result = new DivOperation();
break;
}
return result;
}
protected:
private:
};
#endif;
5.加减乘除类ASMDOperatiion.h。
#ifndef ASMDOPERATION_H_
#define ASMDOPERATION_H_
#include <iostream>
#include "Fraction.h"
#include "Operation.h"
using namespace std;
//加减乘除运算类
class AddOperation:public Operation {
public:
Fraction GetResult() {
Fraction result;
result = GetNumberA() + GetNumberB();
return result;
}
};
class SubOperation:public Operation {
public:
Fraction GetResult() {
Fraction result;
result = GetNumberA() - GetNumberB();
return result;
}
};
class MulOperation:public Operation {
public:
Fraction GetResult() {
Fraction result;
result = GetNumberA() * GetNumberB();
return result;
}
};
class DivOperation:public Operation {
public:
Fraction GetResult() {
Fraction result;
result = GetNumberA() / GetNumberB();
return result;
}
};
#endif;
6.生成四则运算式子类Generate.h，具体实现函数在Generate.cpp中。
#ifndef GENERATE_H_
#define GENERATE_H_
#include <iostream>
#include <queue>
#include "Fraction.h"
using namespace std;
class Generate {
public:
Generate(int n = 1); //构造函数
double CalculateFunction(queue<Fraction> postFix); //计算结果
void InFix_to_PostFix(queue<Fraction> inFix); //逆波兰式
virtual ~Generate() {}; //虚函数
protected:
public:
Fraction result; //结果
};
#include "Generate.cpp"
#endif;
5、运行效果
6、单元测试
自己写的简易程序测试，来不及写正规的单元测试。
#include<iostream>
#include "Fraction.h"
#include "Operation.h"
#include "OperationFactory.h"
#include "Generate.h"
#include <cstring>
#include <sstream>
using namespace std;
int main()
{
srand((unsigned)time(NULL)); // 随机数根据时间不同而不同
Fraction A(5,6),B(2,6);
Fraction C = A + B;
cout << C<< endl;
Operation* oper;
oper = OperationFactory::Calculation('+');
(*oper).SetNumberA(A);
(*oper).SetNumberB(B);
Fraction ans = (*oper).GetResult();
// cout << ans << endl;
Generate formula;
cout << endl;
Generate formulb;
return 0;
}
7、总结
大概实现了老师给的任务要求，但程序不是很完美，单元测试部分没有做。
