四则运算题目自动生成程序

四则运算表达式生成器

目录

• 一.github地址
• 二.PSP表格（预期）
• 三.性能测试
• 四.设计实现过程
• 五.关键代码
• 六.功能测试
• 七.PSP表格（完成）
• 八.总结

一.github地址

https://github.com/HTwo2O/ArithmeticCalculator

项目参与者： 罗泉水 3118005101 陈鸿畅 3118005087

二.PSP表格（预期）

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	30
Estimate	估计这个任务需要多少时间	30
Development	开发	13
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	60
Design Spec	生成设计文档	0
Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	0
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10
Design	具体设计	180
Coding	具体编码	1000
Code Review	代码复审	30
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30
Reporting	报告	120
Test Report	测试报告	60
Size Measurement	计算工作量	30
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	30
总计		1460

三.性能测试

• 分析：字符数组和字符串数据占用了大量的内存。对象的实例化多，耦合性很大。

四.设计实现过程

• 编程语言

  JAVA

• 解题思路

  • 主函数引导用户输入创建题目的条件。
  • 主函数实例化ArithmeticGen类（四则运算获得方法），以获得四则运算题目。
  • ArithmeticGen中实例化Expression（表达式实体类），获得用户想要个数的算术表达式。
  • Expression中由Fraction（分数实体类）构成，关于分数的操作放在FractionUtil（分数操作工具类）中。
  • ArithmeticGen获得很多的Expression（表达式）后，通过FileUtil（文件IO工具类）将题目和答案打印在文件中。
  • 用户在题目文件输入答案后，通过Correcting（批改类）批改答案，并将答题情况打印在文件中。

• 项目结构

  

  • Entity实体类
    • Expression算术表达式实体类
    • Fraction分数实体类
  • Service服务类
    • ArithmeticGen创建四则运算题目服务类
    • Correcting批改答案服务类
  • Util工具类
    • FileUtil文件工具类
    • Fraction分数工具类
  • 主函数main

五.关键代码

• 主函数主要部分

          ArithmeticGen Gen = new ArithmeticGen(numRange);
          TwoTuple<String,String> twoTuple = Gen.expBuilder(expAmount);
          FileUtil.write("exercise.txt", twoTuple.first);
          FileUtil.write("answer.txt", twoTuple.second);
  
          System.out.println("出题完毕，请在题目文件中输入您的答案并保存文件");
          System.out.println();
          System.out.println("完成答题后，输入1批改答案，输入其他退出程序");
  
          Scanner scanner = new Scanner(System.in);
          if(scanner.nextLine().equals("1")){
              try {
                  Correcting.correctAnswer();
                  System.out.println("批改完成，请在“Grade.txt”文件中查看答题情况");
              } catch (Exception e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }else {
              System.exit(0);
          }
  

• ArithmeticGen类中创建多条表达式的方法

	 public TwoTuple<String,String> expBuilder(int expAmount) {
		 StringBuilder exptext = new StringBuilder();
		 StringBuilder anstext = new StringBuilder();
		 for(int i=1; i<=expAmount; i++) {
			 Expression expBean = new Expression();

			 int optNum = random.nextInt(3)+1;
			 for(int n = 0; n < optNum; n++){
				 expBean=createExp(expBean);
			 }


			 exptext.append("第" + i + "题: " + expBean.getExpression() + "   请作答:"+"\n");

			 anstext.append("第" + i + "题: " + expBean.getFraction() + "\n");
		 }
		 return tuple(exptext.toString(), anstext.toString());
	 }

• 创造一条表达式的方法

  	 private Expression createExp(Expression expBean1) {
  		 Expression expBean=new Expression();
  	    	Boolean flagZero = false;
  	    	Fraction f2= FractionUtil.CreatFraction(num);
  
  	    	//随机设置f2自然数
  	    	if(random.nextBoolean()){
  				f2.setDenominator(1);
  			}
  	        char opt = '+';
  	        switch(random.nextInt(4))  {
  	            case 0 : opt = '+';    break;
  	            case 1 : opt = '-';    break;
  	            case 2 : opt = '*';    break;
  	            case 3 : opt = '÷';    break;
  
  	            default: break;
  	        };
  	       
  	        if((expBean1.getExpression()).equals("")) {
  	        	Fraction f1= FractionUtil.CreatFraction(num);
  	        	if(f2.getNumerator()==0&&opt=='÷')
  	        		opt = '+';
  	        	if(!f1.greater(f2)&&opt=='-') {
  	        		expBean.setExpression( "" + f2 + opt + f1);
  		        	expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(f2, f1, opt));
  	        	}else {
  	        		expBean.setExpression( "" + f1 + opt + f2);
  		        	expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(f1, f2, opt));
  	        	}
  	        	
  	        }else {
  	        	if(random.nextBoolean()) {
  	        		if(f2.getNumerator()==0&&opt=='÷')
  		        		opt = '+';
  	        		if(!expBean1.getFraction().greater(f2)&&opt=='-') {
  	        			expBean.setExpression("" + f2 + opt + "(" + expBean1 + ")");
  		        		expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(f2, expBean1.getFraction(), opt));
  	        		}else {
  	        			expBean.setExpression( "(" + expBean1 + ")" + opt + f2);
  		        		expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(expBean1.getFraction(), f2, opt));
  	        		}
  
  	        	}else {
  	        		if(expBean1.getFraction().getNumerator()==0&&opt=='÷')
  	        			opt = '+';
  	        		if(expBean1.getFraction().greater(f2)&&opt=='-') {
  	        			expBean.setExpression( "(" + expBean1 + ")" + opt + f2);
  		        		expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(expBean1.getFraction(), f2, opt));
  	        		}else {
  	            		expBean.setExpression("" + f2 + opt + "(" + expBean1 + ")");
  		        		expBean.setFraction(FractionUtil.calculate(f2, expBean1.getFraction(), opt));
  	        		}
  	
  	        	}
  	        }
  	        return expBean;
  	    }`
  

• 批改答案方法correctAnswer()

  public static void correctAnswer() throws Exception{
          String lineAns;
          String lineExe;
          int test = 1;
          ArrayList<Integer> listCorrect = new ArrayList<>();
          ArrayList<Integer> listWrong = new ArrayList<>();
  
          BufferedReader brExe = new BufferedReader(new FileReader("exercise.txt"));
          BufferedReader brAns = new BufferedReader(new FileReader("answer.txt"));
          //BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("Grade.txt"));
          PrintStream bw = new PrintStream(new FileOutputStream("Grade.txt"));
          while ((lineAns = brAns.readLine()) != null){
              lineAns = lineAns.split(" ")[1];
  
              lineExe = brExe.readLine();
              String [] exerSplit = lineExe.split(":");
              if(exerSplit.length == 3){
                  lineExe = exerSplit[2];
              }
  
              if(lineAns.equals(lineExe)){
                  listCorrect.add(test++);
              }else {
                  listWrong.add(test++);
              }
          }
  
  
          bw.print("Correct:" + listCorrect.size() + "(");
          if(listCorrect.size() == 0){
              bw.print(")");
          }else{
              for(int i = 0; i < listCorrect.size(); i++){
                  bw.print(listCorrect.get(i));
                  if(i == listCorrect.size()-1){
                      bw.print(")");
                  }else {
                      bw.print(",");
                  }
              }
          }
  
  
          bw.println();
          bw.print("Wrong:" + listWrong.size() + "(");
          if(listWrong.size() == 0){
              bw.print(")");
          }else {
              for (int i = 0; i < listWrong.size(); i++) {
                  bw.print(listWrong.get(i));
                  if (i == listWrong.size() - 1) {
                      bw.print(")");
                  } else {
                      bw.print(",");
                  }
              }
          }
  
          bw.close();
          brAns.close();
          brExe.close();
  
      }
  

六.功能测试

• 测试一

  • 

  • exercise.txt

  • answer.txt

  • Grade.txt

• 测试二

  • 

  • exercise.txt

  • answer.txt

  • Grade.txt

• 测试三

  • 

  • exercise.txt

  • answer.txt

  • Grade.txt

• 测试四

  • 

  • exercise.txt

  • answer.txt

  • Grade.txt

七.PSP表格（完成）

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	30	15
Estimate	估计这个任务需要多少时间	30	15
Development	开发	1310	1410
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	60	100
Design Spec	生成设计文档	0	0
Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	0	0
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	30
Design	具体设计	180	210
Coding	具体编码	1000	1020
Code Review	代码复审	30	30
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	20
Reporting	报告	120	145
Test Report	测试报告	60	120
Size Measurement	计算工作量	30	10
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	30	15
总计		1460	1570

八.总结

• 一定要规范。命名规范、分包规范、结构规范。
• 和他人合作一定要及时讨论好，多交流多沟通。
• 熟能生巧。打码少了，知识点就生疏了；生疏了，效率便会很低。