结对项目：生成四则运算
结对项目——生成四则运算
| 这个作业属于哪个课程 | 计科12班 | |
|---|---|---|
| 这个作业的要求在哪里 | 作业要求 | |
| 这个作业的目标 | 实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序 |
github链接：github
姓名，学号
邱列圻：3122004787
张兴源：3122004803
题目需求
- 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如
Myapp.exe -n 10
将生成10个题目。
- 使用 -r 参数控制题目中数值（自然数、真分数和真分数分母）的范围，例如
Myapp.exe -r 10
将生成10以内（不包括10）的四则运算题目。该参数可以设置为1或其他自然数。该参数必须给定，否则程序报错并给出帮助信息。
- 生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1− e2的子表达式，那么e1≥ e2。
- 生成的题目中如果存在形如e1÷ e2的子表达式，那么*其结果应是真分数*。
- *每道题目中出现的运算符个数不超过3个。*
- 程序一次运行生成的题目不能重复，*即任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目*。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。*3+(2+1)和1+2+3这两个题目是重复的，由于+是左结合的，1+2+3等价于(1+2)+3，也就是3+(1+2)，也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重复的两道题，因为1+2+3等价于(1+2)+3，而3+2+1等价于(3+2)+1，它们之间不能通过有限次交换变成同一个题目。*
生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件，格式如下：
- 四则运算题目1
- 四则运算题目2
……
其中真分数在输入输出时采用如下格式，真分数五分之三表示为3/5，真分数二又八分之三表示为2’3/8。
-
在生成题目的同时，计算出所有题目的答案，并存入执行程序的当前目录下的Answers.txt文件，格式如下：
-
答案1
-
答案2
特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。
- 程序应能支持一万道题目的生成。
- 程序支持对给定的题目文件和答案文件，判定答案中的对错并进行数量统计，输入参数如下：
Myapp.exe -e
统计结果输出到文件Grade.txt，格式如下：
Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)
Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)
其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量，括号内的是对/错题目的编号。为简单起见，假设输入的题目都是按照顺序编号的符合规范的题目。
psp表格
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时（分钟） | 实际耗时（分钟） |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | 60 | 30 |
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 180 | 240 |
| Development | 开发 | 120 | 150 |
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 60 | 30 |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 30 | 20 |
| · Design Review | · 设计复审 | 30 | 20 |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 30 | 20 |
| · Design | · 具体设计 | 60 | 60 |
| · Coding | · 具体编码 | 60 | 70 |
| · Code Review | · 代码复审 | 20 | 20 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 20 | 60 |
| Reporting | 报告 | 30 | 60 |
| · Test Repor | · 测试报告 | 60 | 30 |
| · 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 | 20 | 30 |
| · 合计 | 800 | 860 |
接口设计
App函数为整个程序的入口，Calculate类负责对字符串进行计算，通过两个栈实现对不同运算符号优先级的处理，并返回结果字符串，Generate类负责生成四则运算，对于小范围的数据，使用双符号使得生成的数量能尽量大，对于大范围的数据，使用单符号，就可以保证生成出10000个算式，同时，将不同位置的数字使用不同的选择奇偶，保证生成的算式不会重复，Check类负责调用以上两个类，对文件的计算结果进行判断，IOUtil负责实现写入写出操作
性能分析
原本的代码中，将含有除法的运算结果进行格式化，每个算式跑了1e7次来保证正确性，后来发现对性能的影响太大，将其设置为1e4，能满足基本需求
对于其他的代码，性能接近线性
实现过程
Calculate类负责对字符串进行计算，通过两个栈实现对不同运算符号优先级的处理，并返回结果字符串
//采用栈方式来将字符串处理成代码可处理的形式
//符号优先级为（+-*/）
//创建两个栈，数字栈和符号栈
//当遇到栈顶优先级高于当前的符号时，将数字栈的头两个元素取出，进行计算，并更新符号栈
//对于除法，此函数将使用double记录结果
Generate类负责生成四则运算，对于小范围的数据，使用双符号使得生成的数量能尽量大，对于大范围的数据，使用单符号，就可以保证生成出10000个算式，同时，将不同位置的数字使用不同的选择奇偶，保证生成的算式不会重复
Check类负责调用以上两个类，对文件的计算结果进行判断
代码说明
采用栈方式来将字符串处理成代码可处理的形式，符号优先级为（+-*/），创建两个栈，数字栈和符号栈，当遇到栈顶优先级高于当前的符号时，将数字栈的头两个元素取出，进行计算，并更新符号栈，对于除法，此函数将使用double记录结果
实际上就是根据四则运算的规则选择合适的时机对已有的算式进行结算，不影响后续计算
测试部分
生成100范围以内的算式10000个，从输出文件中可知符合要求
验算算式，将上方生成的答案进行修改，发现代码正确找出了错误的结果
异常处理
当参数输入过少时将不会执行程序，提示输入正确的参数
当参数不符合要求时报错
项目小结
很好的项目作业，学会了根据接口来实现各方面的功能，使得项目在整体上统一，面向对象编程，拆分功能，最后合并完成需求
