第三次程序-四则运算（结对开发）

接着第二周的程序，这次程序要求结对开发，并要求在第二次的基础上添加用户输入结果判断对错的功能。

结对开发伙伴：

博客名：斗破2

姓名：王文奇

博客链接：http://www.cnblogs.com/qwer111/

功能要求：

1、乘除可控

2、随机添加括号

3、输入结果判断正误

4、统计正确数量

5、正负，余数可控

6、去除连除误区

程序思想：

1、无乘除可用0，1表示，有乘除可再加2，3，共四种选择

2、用随机函数选择左括号放在哪个操作数前面，然后再用随机函数添加右括号，在使用循环判断去除左括号加在最左边右括号加在最右边的式子

3、使用栈的思想，把生成的公式压入栈中，根据优先关系再进行计算，得出的结果存在一个数组中，当用户输入时和数组中的数比较

4、通过使用栈算出结果便可以知道有无正负和余数，可使用循环重新生成式子

5、在生成式子时，记入上一个运算符，当出现第二个“/”号时自动重新生成式子

6、最简真分数表示：求出分子分母最大公约数，然后都除以这个数，从而得出最简真分数，真分数用“（XX/XX）”表示

所遇困难：

1、在遇到10或20等数时，会出现运算错误，经过调试发现在出栈提取第二个操作数时总是为0，后经过查看发现在读取操作数时每遇到0就会多压入一个操作数导致运算混乱

2、对于运算式子的计算优先级的判断不是很了解，后来参考了原先数据结构课本中的资料，在结合程序本身情况完成了对运算式计算的函数。

结对开发合作照：

具体代码：

  1 #include<iostream>
  2 #include<string>
  3 #include<sstream>
  4 #include<time.h>
  5 #include<iomanip>
  6 #include<fstream>
  7 #define MAX 100
  8 using namespace std;
  9 
 10 stringstream formula;   //当前算式
 11 string buffer[MAX];     //缓冲区数组
 12 int TopNumber;          //上限
 13 int BaseNumber;         //下限
 14 int IsMulDlvExist;      //是否有乘除
 15 int Amount;             //操作数的个数
 16 int BracketNum;         //括号个数
 17 int LBraket[2];         //左括号的位置
 18 int RBraket[2];         //右括号的位置
 19 int IsNeg;              //是否有负数
 20 int IsRem;              //是否有余数
 21 int IsBra;              //是否有括号
 22 int IsRep;              //是否重复
 23 float Result[MAX];      //正确结果数组
 24 char lastOp;            //记录上个运算符是否为除号
 25 
 26 //优先级数组
 27 char prior[7][7] = {
 28     { '>', '>', '<', '<', '<', '>', '>' },
 29     { '>', '>', '<', '<', '<', '>', '>' },
 30     { '>', '>', '>', '>', '<', '>', '>' },
 31     { '>', '>', '>', '>', '<', '>', '>' },
 32     { '<', '<', '<', '<', '<', '=', ' ' },
 33     { '>', '>', '>', '>', ' ', '>', '>' },
 34     { '<', '<', '<', '<', '<', ' ', '=' }
 35 };
 36 //操作符栈
 37 typedef struct {
 38     char *base;
 39     char *top;
 40 }OperChar;
 41 //操作数栈
 42 typedef struct{
 43     float *base;
 44     float *top;
 45 }NumberLink;
 46 //初始化栈
 47 void InitOperStack(OperChar &S)
 48 {
 49     S.base = new char[MAX];
 50     if (!S.base)
 51         exit(1);
 52     S.top = S.base;
 53 }
 54 void InitNumStack(NumberLink &S)
 55 {
 56     S.base = new float[MAX];
 57     if (!S.base)
 58         exit(1);
 59     S.top = S.base;
 60 }
 61 //进栈
 62 void PushOper(OperChar &S,char e){
 63     if (S.top - S.base == MAX)
 64         exit(1);
 65     *S.top++ = e;
 66 
 67 }
 68 void PushNum(NumberLink &S,float e){
 69     if (S.top - S.base == MAX)
 70         exit(1);
 71     *S.top++ = e;
 72 }
 73 //出栈
 74 void PopOper(OperChar &S, char &e)
 75 {
 76     if (S.top == S.base)
 77         exit(1);
 78     e = *--S.top;
 79 }
 80 void PopNum(NumberLink &S, float &e)
 81 {
 82     if (S.top == S.base)
 83         exit(1);
 84     e = *--S.top;
 85 }
 86 //取栈顶元素
 87 char GetTopOper(OperChar S)
 88 {
 89     if (S.top == S.base)
 90     {
 91         exit(1);
 92 
 93     }
 94     return *(S.top - 1);
 95 }
 96 float GetTopNum(NumberLink S)
 97 {
 98     if (S.top == S.base)
 99     {
100         exit(1);
101 
102     }
103     return *(S.top - 1);
104 }
105 //将操作符转化为优先级数组的下标
106 int Change(char Oper)
107 {
108     switch (Oper)
109     {
110         case '+': return 0; break;
111         case '-': return 1; break;
112         case '*': return 2; break;
113         case '/': return 3; break;
114         case '(': return 4; break;
115         case ')': return 5; break;
116         case '=': return 6; break;
117         default:  return 6; break;
118 
119     }    
120 }
121 //返回优先级的大小
122 char Precede(char Oper, char ch)
123 {    
124     return prior[Change(Oper)][Change(ch)];
125 }
126 //计算两个数的结果
127 float Operate(float first,char oper1, float second)
128 {
129     switch (oper1)
130     {
131         case '+':
132         {
133             return (first + second);
134             break; 
135         }
136         case '-': 
137         {
138             return (first - second); 
139             break;
140         }
141         case '*':
142         {
143             return (first * second);
144             break;
145         } 
146         case '/':
147         {
148                if (second == 0)   
149             {
150                 IsRep = 1;
151                 return 0;
152             }
153             return (first / second);
154             break;
155             
156         } 
157         default:  return 0; break;
158     }
159 }
160 //数字的个数
161 void NumberAmount()
162 {
163     Amount = 2 + rand() % 5;
164 }
165 //加左括号   随机选择在第几个数字前面加括号
166 void AddLbracket(){
167     for (int j = 0; j < 2; j++)
168         LBraket[j] = 0;
169     if (Amount == 2)
170     {
171         BracketNum = 0;
172     }
173     if (Amount == 3){
174         BracketNum = rand() % 2;
175     }
176     if (Amount > 3)
177     {
178         BracketNum = rand() % 3;
179     }
180     for (int i = 0; i < BracketNum; i++){
181         LBraket[i] = 1 + rand() % (Amount-2);
182     }
183 }
184 //加右括号
185 void AddRbracket(){
186     for (int j = 0; j < 2; j++)
187         RBraket[j] = 0;
188     int choose;
189     int trance;
190     if (BracketNum == 1){
191         RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
192     }
193         if (BracketNum == 2)
194         
195             {
196             //把最左边的左括号放在第一个数组中
197                 if (LBraket[0] < LBraket[1])
198                 {
199                     trance = LBraket[0];
200                     LBraket[0] = LBraket[1];
201                     LBraket[1] = trance;
202                 }
203                 //当两个左括号之间相差有点远时有2中右括号添加方法
204                 if (LBraket[0] - LBraket[1]>2){
205                     choose = rand() % 2;
206                     if (choose == 0){
207                         RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
208                         RBraket[1] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
209                     }
210                     if (choose == 1)
211                     {
212                         RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
213                         RBraket[1] = LBraket[1] + 1 + rand() % (LBraket[0] - 2);
214                     }
215                 }
216                 else
217                 {
218                     RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
219                     RBraket[1] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
220                     if (LBraket[0] == LBraket[1] && RBraket[0] == RBraket[1]){
221                         LBraket[0] = LBraket[1] = 0;
222                         RBraket[0] = RBraket[1] = 0;
223                         BracketNum = 0;
224 
225                     }
226                     if (LBraket[1] == 1 && (RBraket[0] == Amount || RBraket[1] == Amount))
227                     {
228                         LBraket[0] = LBraket[1] = 0;
229                         RBraket[0] = RBraket[1] = 0;
230                         BracketNum = 0;
231                     }
232                         
233                 }
234         }
235 }
236 //随机产生最简真分数
237 void Score(){
238     int Left, Right;
239     Left = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
240     Right = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
241     while (Left >= Right || Left==0)
242     {
243         Left = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
244         Right = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
245     }
246     int max=1;
247     //求最大公约数
248     for (int i = 2; i <= Left; i++)
249     {
250         if (Left%i == 0 && Right%i == 0)
251         {
252             max = i;
253         }
254     }
255     if (max > 1)
256     {
257         Left /= max;
258         Right /= max;
259     }
260     formula << '('<<Left << '/' << Right<<')';
261 }
262 //随机生成操作符
263 void Operater()
264 {
265     int choose;
266     char op;
267     if (IsMulDlvExist == 1)
268         choose = 1 + rand() % 4;
269     else
270         choose = 1 + rand() % 2;
271 
272     switch (choose)
273     {
274     case 1:{op = '+'; lastOp = '+'; break; }
275     case 2:{op = '-';  lastOp = '-'; break; }
276     case 3:{op = '*';  lastOp = '*'; break; }
277     case 4:
278     {
279               //防止连续除法产生运算误区
280               op = '/';
281               if (lastOp == '/')
282                   IsRep = 1;
283               else
284                   lastOp = '/';
285               break;
286     }
287     }
288     formula << op;
289 }
290 //随机生成整数
291 void Integer(){
292     int num;
293     num = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
294     formula << num;
295 }
296 //创建算式
297 void CreateNumber(){
298     for (int k = 1; k <= Amount; k++)
299     {
300         
301         for (int i = 0; i < 2; i++){
302             if (LBraket[i] == k)
303                 formula << '(';
304         }
305         
306         int cho;
307         cho = rand() % 2;
308         if (cho == 0)
309         {
310             Integer();
311         }
312         else
313             Score();
314         for (int j = 0; j < 2; j++){
315             if ((RBraket[j] == k) && RBraket[j] != 0)
316                 formula << ')';
317         }
318         if (k == Amount)
319             formula << '=';
320         else
321             Operater();
322     }
323 }
324 //检查是否重复及判断括号是否添加正确
325 int Repeat(int time){
326     buffer[time] = formula.str();
327     int juege=0;
328     int trance;
329     for (int i = 0; i < time; i++)
330     {
331         if (buffer[i] == buffer[time])
332         {
333             juege = 1;
334             break;
335         }
336     }
337     if (IsBra != 1)
338     {
339         if (BracketNum == 1)
340         {
341             if (LBraket[0] == 1 && RBraket[0] == Amount)
342                 juege = 1;
343         }
344         if (BracketNum == 2)
345         {
346             if (RBraket[0] < RBraket[1])
347             {
348                 trance = RBraket[0];
349                 RBraket[0] = RBraket[1];
350                 RBraket[1] = trance;
351             }
352             if (LBraket[1] == 1 && RBraket[0] == Amount&&LBraket[0] < RBraket[1])
353                 juege = 1;
354         }
355     }
356     return juege;
357 
358 }
359 //利用栈计算结果      参考《数据结构---C语言》
360 float EvaluateExpression(){
361     OperChar OPTR;
362     NumberLink OPND;
363     InitOperStack(OPTR);
364     PushOper(OPTR, '=');
365     InitNumStack(OPND);
366     int count = 0;
367     float Num = 0, first, second;
368     char oper1;
369     char bracket1;
370     while (true)
371     {
372         Num = 0;
373         //读取数字
374         while (formula.str()[count] >= '0'&&formula.str()[count] <= '9')
375         {
376             if (formula.str()[count] == '0')
377             {
378                 if (count == 0)
379                     PushNum(OPND, 0);
380                 if (count != 0 && !(formula.str()[count - 1] >= '0'&&formula.str()[count - 1] <= '9'))
381                     PushNum(OPND, 0);
382             }
383                 
384             Num = Num * 10;
385             Num = Num + formula.str()[count] - 48;
386             count++;
387             
388         }
389         if (Num > 0)
390         {
391             PushNum(OPND, Num);
392         }
393         if (formula.str()[count] == '='&&GetTopOper(OPTR) == '=')
394         {
395             break;
396         }
397         //判断运算符优先级
398         switch (Precede(GetTopOper(OPTR), formula.str()[count]))
399         {
400             case '<':
401             {
402                     PushOper(OPTR, formula.str()[count]);
403                     count++;
404                     break;
405             }
406             case '>':
407             {
408                     PopOper(OPTR, oper1);
409                     PopNum(OPND, second);
410                     PopNum(OPND, first);
411                     PushNum(OPND, Operate(first, oper1, second));
412                     break;
413             }
414             case '=':
415             {
416                         PopOper(OPTR, bracket1);
417                         count++;
418             }
419         }
420     }
421     return GetTopNum(OPND);
422 }
423 int main()
424 {
425     ofstream out("1.txt", ios::out);
426     int OutChoose = 0;
427     int truenum=0;
428     int choose;
429     bool flag=true;
430     int range=0;
431     srand((unsigned)time(NULL));
432     /*cin >> IsMulDlvExist;
433     cin >> BaseNumber;
434     cin >> TopNumber;
435     cin >> IsNeg;
436     cin >> IsRem;
437     cin >> IsBra;*/
438     cout << "            欢迎来到四则运算答题系统！" << endl;    
439     cout << "说明：\n\t初级只有加减法无括号无负数无余数（默认数值范围0-5）\n\t中级有乘除有括号无负数无余数（默认范围0-20）\n\t高级有乘除有括号有负数有余数（默认范围0-100）" << endl;
440     while (flag)
441     {
442         cout << "现在有初级，中级，高级，三种关卡，你要挑战哪一关？" << endl;
443         cout << "1.初级  2.中级  3.高级     请选择：";
444         cin >> choose;
445         switch (choose)
446         {
447             case 1:
448             {
449                      cout << "是否打印试卷？0、否  1、是  请选择 ： ";
450                      cin >> OutChoose;
451                      cout << "是否需要数值重设范围？0、否  1、是  请选择 ： ";
452                      cin >> range;
453                      IsMulDlvExist=0;
454                      BaseNumber=0;
455                      TopNumber=5;
456                      if (range == 1){
457                          cout << "请输入下限（正数）：";
458                          cin >> BaseNumber;
459                          cout << "请输入上限（正数）：";
460                          cin >> TopNumber;
461                      }
462                      IsNeg=1;
463                      IsRem=1;
464                      IsBra=1;
465                      flag = false;
466                      break;
467             }
468             case 2:
469             { 
470                     cout << "是否打印试卷？0、否  1、是  请选择 ： ";
471                     cin >> OutChoose;
472                     cout << "是否需要数值重设范围？0、否  1、是  请选择 ： ";
473                     cin >> range;
474                       IsMulDlvExist = 1;
475                       BaseNumber = 0;
476                       TopNumber = 20;
477                       if (range == 1){
478                           cout << "请输入下限（正数）：";
479                           cin >> BaseNumber;
480                           cout << "请输入上限（正数）：";
481                           cin >> TopNumber;
482                       }
483                       IsNeg = 1;
484                       IsRem = 1;
485                       IsBra = 0;
486                       flag = false;
487                       break;
488             }
489             case 3:
490             {
491                       cout << "是否打印试卷？0、否  1、是  请选择 ： ";
492                       cin >> OutChoose;
493                       cout << "是否需要数值重设范围？0、否  1、是  请选择 ： ";
494                       cin >> range;
495                       IsMulDlvExist = 1;
496                       BaseNumber = 0;
497                       TopNumber = 100;
498                       if (range == 1){
499                           cout << "请输入下限（正数）：";
500                           cin >> BaseNumber;
501                           cout << "请输入上限（正数）：";
502                           cin >> TopNumber;
503                       }
504                       IsNeg = 0;
505                       IsRem = 0;
506                       IsBra = 0;
507                       flag = false;
508                       break;
509             }
510             default:
511             {        
512                        cout << "输入有误，请重新选择：" << endl;
513                        flag = true;
514                        break; 
515             }
516         }
517 
518     }
519     
520 
521     float sum=0;
522     for (int i = 0; i < 30; i++)
523     {
524         lastOp = '+';
525         IsRep = 0;
526         NumberAmount();
527         if (IsBra == 0)
528         {
529             AddLbracket();
530             AddRbracket();
531         }
532         CreateNumber();
533         Result[i] = EvaluateExpression();
534         while (Repeat(i) == 1 || IsRep == 1 || (IsNeg == 1 && (Result[i] < 0 || Result[i] == -0)) || (IsRem == 1 && (int(Result[i]*10000))%10000!=0))
535         {
536 
537             IsRep = 0;
538             lastOp = '+';
539             formula.str("");
540             NumberAmount();
541             if (IsBra == 0)
542             {
543                 AddLbracket();
544                 AddRbracket();
545             }
546             CreateNumber();
547             Result[i] = EvaluateExpression();
548         }
549         cout << "第" << i + 1 << "题：" ;
550         cout << formula.str();
551         
552         cin >> sum;
553         if (OutChoose == 1)
554         {
555             out << "第" << i + 1 << "题：";
556             out << formula.str() << sum;
557         }
558         if (abs(int(100 * sum) -int(100 * Result[i]))<=1)
559         {
560             cout << "小朋友太棒了，回答正确！\n";
561             if (OutChoose==1)
562                 out << "小朋友太棒了，回答正确！\n";
563             truenum++;
564         }            
565         else
566         {
567             cout << "回答错误，小朋友继续加油!正确答案：" << Result[i] << endl;
568             if (OutChoose == 1)
569                 out << "回答错误，小朋友继续加油!正确答案：" << Result[i] << endl;
570         }
571             
572         formula.str("");
573     }
574     cout << endl;
575     cout << "你一共答对了" << truenum << "道题！" << endl;
576     if (OutChoose==1)
577         out << "你一共答对了" << truenum << "道题！" << endl;
578     return 0;
579 }