结对项目

结对项目

这个作业属于哪个课程	软件工程
这个作业要求在哪里	作业要求
这个作业的目标	结对实现实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序
结对成员	3123004348费俊耀 && 3123004359梁鑫
GitHub	费俊耀的GitHub 梁鑫的GitHub

---

PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	30	30
Estimate	估计这个任务需要多少时间	180	200
Development	开发	120	120
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	20	20
Design Spec	生成设计文档	20	15
Design Review	设计复审	10	10
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	20	30
Design	具体设计	60	60
Coding	具体编码	120	100
Code Review	代码复审	10	20
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	30
Reporting	报告	20	20
Test Repor	测试报告	30	30
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	10	15
	合计	690	710

---

设计实现过程

一、代码组织结构
MathGenerator/
├── fraction.h // 分数核心类
├── expression.h // 表达式基类及派生类
├── generator.h // 题目生成器
├── evaluator.h // 表达式计算器
└── main.cpp // 主程序（参数处理+文件IO）

二、类关系图

三、关键函数流程

• 表达式生成流程（ProblemGenerator::generate）
  
• 答案校验流程（checkAnswers）
  

四、关键设计决策

• ​1表达式树结构：

使用组合模式（Composite Pattern）处理嵌套表达式
每个BinaryExpression节点可包含子表达式
示例树结构：
÷
├── +
│ ├─ 3/4
│ └─ 1'1/2
└── 2

• 2​去重机制：

规范形式（Canonical Form）生成规则：
对+和×运算进行排序：a + b → b + a（如果a > b）
带括号表达式保持原序
使用哈希集合存储规范形式

• 3​运算符优先级处理：

点击查看代码

// evaluator.h中的优先级表
const map<char, int> OP_PRIORITY {
    {'+', 1}, {'-', 1},
    {'*', 2}, {'/', 2}
};

• 4​异常处理策略：
  生成时重试机制（最多100次尝试生成有效表达式）
  文件操作统一检查打开状态
  命令行参数严格校验

五、性能优化点

• 1​内存管理：

点击查看代码

// 使用unique_ptr自动释放表达式树
unique_ptr<Expression> generate() {
    return make_unique<BinaryExpression>(op, move(left), move(right));
}

• 2​快速去重：

点击查看代码

unordered_set<string> generated; // O(1)查找复杂度

• 3​表达式缓存：
  预生成常用表达式模板（如 a + b, a - b 等）
  动态调整运算符分布概率

---

• 性能分析
  

---

实例测试

项目小结

项目的实现过程中比预想的出现了很多错误，需要一一解决，但是两人结队处理可以分工合作，问题的解决速度比单人快上许多，总体项目的实现难度和所需时间都能有所下降