结对项目
结对编程
| 软件工程 | 网工1934 |
|---|---|
| 作业要求 | 作业要求 |
| 作业目标 | 实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序 |
陈卓鸿 3119005320
张栩 3119005350
Github项目链接
一. PSP表格
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时（分钟） | 实际耗时（分钟） |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | ||
| - Estimate | 估计这个任务需要多少时间 | 970 | 1100 |
| Development | 开发 | ||
| - Analysis | 需求分析（包括学习新技术） | 100 | 100 |
| - Design Spec | 生成设计文档 | 40 | 50 |
| - Desgin Review | 设计复审 | 30 | 30 |
| - Coding Standard | 代码规范（为目前的开发指定合适的规范） | 60 | 80 |
| - Desgin | 具体设计 | 50 | 100 |
| - Coding | 具体编码 | 300 | 300 |
| - Code Review | 代码复审 | 60 | 60 |
| - Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 200 | 300 |
| Reporting | 报告 | ||
| - Test Repor | 测试报告 | 50 | 50 |
| - Size Measurement | 计算工作量 | 20 | 20 |
| - Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结，并提出过程改进计划 | 60 | 60 |
| 总结 | 970 | 1100 |
二. 需求分析
| 类名 | 功能 |
|---|---|
| EquationHandler | 主启动类 |
| Equation | 四则运算的基本算式类 |
| EquationUtils | 算式的处理工具类，包括生成算式和检查 |
| ElementUtils | 算式中的元素判断和处理类，元素包括运算数和运算符等 |
| CalculateUtils | 算式计算类，包括对算式转换为逆波兰式和别的四则运算 |
| AccessUtils | 文件存取类，负责读写文件 |
| RandomUtils | 随机数生成器类，生成随机运算数和运算符 |
三. 效能分析
耗时1
耗时2
耗内存1
耗内存2
四. 设计说明
1.算式实体类Equation
Java中String作为不可变对象，不方便处理，因此：
- Equation中使用
ArrayList<String>作为底层存储方式，运算数和运算符以String存放在其中 - 需要将Equation转换为String时，依次获取list中的元素通过StringBuilder生成字符串即可
2.减法检查方法checkMinus
该项目减法检查为生成算式后对算式进行处理，而不是在生成的过程中检查
- 减法可能出现的情况
设a,b为运算数,(...)为子算式 -
a-b如2/3 - 4
-
a-(...)如1-(4/5-3)
-
(...)-b如(1/3-1)-2
-
(...)-(...)如(1-2)-(3-4)
- 对输入的算式从左到右进行查找减号
- 获取减号两边的运算数，记录左运算数和右运算数的下标（此时该减法为子算式）
- 对运算数进行比较（不进行计算），若左运算数小于右运算数，则调换两数位置
- 若右运算数是一个复杂的子算式，则将右运算数作为本方法的参数，递归进行减法检查，检查完后计算结果（此时右运算数的结果一定大于0）并返回，左运算数再与结果进行比较
- 若结果小于0，则通过处理第二步的下标，将处理后的子算式替换原下标的子算式；若结果大于0，则原来位置的子算式不改变
- 补充
由于算式从左到右检查，左运算数实际已经检查过，因此第4步不必检查左运算数
获取减号两边的运算数
同位置上， +和-可替换，×和÷可替换
- 减号左边的运算数情况
a-b运算数为aa×(b+c)-d运算数为a×(b+c)(a+b)×c-d运算数为(a+b)×c
3.计算模块
生成的算式为中缀表达式，由于我们的实现思路需要将运算数和运算符存入List中，如果存入中缀表达式的话并不方便计算，而将中缀表达式转换为后缀表达式(即逆波兰式)以后能有效地简化计算问题，而且也方便生成题目时查重的判断。
- 逆波兰表示法是波兰逻辑学家J・卢卡西维兹(J・ Lukasewicz)于1929年首先提出的一种表达式的表示方法。后来,人们就把用这种表示法写出的表达式称作“逆波兰表达式”。逆波兰表达式把运算量写在前面,把算符写在后面。例如：[1, 2, 3, +, -，它等价于1-(2+3)。]
参考资料和实现方法：
分数处理
由于运算数以String的形式存储，因此我们判断是否为分数只需要判断字符串中是否存在带分数符号" ' "和分数符号" / "，如1'2/3和4/5都是分数类型
注：若计算时输入的字符串为负数，类似-3，会识别为分数类型，但是在转换分数时会抛出异常，因为该字符串中不存在带分数符号和分数符号
负数处理和无穷大处理
若计算中出现负数，假设有某种减法情况没有处理导致结果出现负数，或者计算过程中出现了分母为0的分数（除数为0的除法）导致结果会无穷大，则计算方法Calculate不会再往下执行，而是立即返回字符串"NaN"
若外层方法检查到Calculate方法返回"NaN"，会循环重新生成算式，直至结果不再为"NaN"，然后将新生成的算式替代原算式
题目查重
经过逆波兰式处理后，我们将得到的后缀表达式中的运算数和运算符按序存入List中。按照题目的要求，对于重复的题目的定义是完全相同的运算数、运算符、和运算顺序。而根据逆波兰式的性质，运算符的先后顺序正好是从左往右的。故我们可以对存放题目的List进行遍历，发现首个运算符后，存储这个运算符，并取该运算符前的两个运算数进行比对，如果是重复的，则递归调用该方法，直到所有运算符都检查完毕。
五. 代码实现
六. 运行实例和测试
生成一万道算式
判断运算数是否为整数测试
除法测试
查重测试
七. 项目小结
陈卓鸿：通过本次合作编程，我了解到自己在开发上有很多不足，对git和github的使用还需要多加学习，尤其是最后的merge非常糟糕，而且在项目管理上还是会出现混乱，比如不同git版本之间的切换和复原。在本次和同学共同开发过程中，我深刻体会到编程中交流的重要性，有效率的交流会提高项目完成的速度。
张栩：首先这次结对作业是我为数不多的和同学合作开发的经历，比起平时独立思考的作业，合作开发更多的是需要我和搭档之间的配合与交流，比如这次作业中我和我的搭档首先商量好了大致的思路和数据结构，由我的搭档首先建立项目，而后我在GitHub上Fork之后进行一些方法的扩充，完善和测试。虽然在项目中遇到了比想象之中多得多的问题和异常，但因为合作开发，我们对对方的代码都有比较深入的了解，所以在探讨交流下都一一解决了，我认为结对编程对于开发效率的提高还是十分有帮助的。
