小学生四则运算生成器

一、题目要求：

题目1：

我们在刚开始上课的时候介绍过一个小学四则运算自动生成程序的例子，请实现它，要求：

能够自动生成四则运算练习题

可以定制题目数量

用户可以选择运算符

用户设置最大数（如十以内、百以内等）

用户选择是否有括号、是否有小数

用户选择输出方式（如输出到文件、打印机等）

最好能提供图形用户界面（根据自己能力选做，以完成上述功能为主）

驾驶员

能够完成全部代码工作，程序基本实现全部要求功能，并将代码上传至coding.net或者GitHub代码托管系统中（15分）

能够对导航员在本次编程工作中起到的作用给出客观评价，并完成500字以上的总结（5分）

领航员

能够辅助驾驶员完成全部代码工作，并且为关键函数选用合适的覆盖标准设计测试用例，并编写代码进行单元自动测试（10分）

能够根据上次作业的代码检查表对驾驶员的本次工作进行评价（5分）

能够对本次工作完成500字以上的总结（5分）

根据博文和程序完成质量，酌情减分

作业必须在截止时间之前完成，否则计0分

超出一周之后仍为提交者，成绩计0分，抄袭者成绩计-20分。

二、任务分配：

- 驾驶员： 李少鹏.，负责全部主要代码编写。

- 领航员：我本人，负责协助李同学完成全部代码的编写，并完成代码的测试工作。

三、代码复审表：

功能模块名称	语法分析
审查人	王斌	审查日期	2018/4/6
代码名称	123	代码作者	李少鹏
文件结构
重要性	审查项	结论
	头文件和定义文件的名称是否合理？	是
	头文件和定义文件的目录结构是否合理？	是
	版权和版本声明是否完整？	无
重要	头文件是否使用了 ifndef/define/endif 预处理块?	无
	头文件中是否只存放“声明”而不存放“定义”	无
程序的版式
重要性	审查项	结论
	空行是否得体？	否
	代码行内的空格是否得体？	是
	长行拆分是否得体？	是
	“{” 和 “}” 是否各占一行并且对齐于同一列？	否
重要	一行代码是否只做一件事？如只定义一个变量，只写一条语句。	否
重要	If、for、while、do等语句自占一行，不论执行语句多少都要加 “{}”。	是
重要	在定义变量（或参数）时，是否将修饰符 * 和 ＆ 紧靠变量名？注释是否清晰并且必要？	是
重要	注释是否有错误或者可能导致误解？	否
重要	类结构的public, protected, private顺序是否在所有的程序中保持一致？	无
命名规则
重要性	审查项	结论
重要	命名规则是否与所采用的操作系统或开发工具的风格保持一致？	否
	标识符是否直观且可以拼读？	是
	标识符的长度应当符合“min-length && max-information”原则？	是
重要	程序中是否出现相同的局部变量和全部变量？	无
	类名、函数名、变量和参数、常量的书写格式是否遵循一定的规则？	是
	静态变量、全局变量、类的成员变量是否加前缀？	无
表达式与基本语句
重要性	审查项	结论
重要	如果代码行中的运算符比较多，是否已经用括号清楚地确定表达式的操作顺序？	是
	是否编写太复杂或者多用途的复合表达式？	否
重要	是否将复合表达式与“真正的数学表达式”混淆？	否
重要	是否用隐含错误的方式写if语句? 例如	无
	（1）将布尔变量直接与TRUE、FALSE或者1、0进行比较。	无
	（2）将浮点变量用“==”或“！=”与任何数字比较。	无
	（3）将指针变量用“==”或“！=”与NULL比较。	无
	如果循环体内存在逻辑判断，并且循环次数很大，是否已经将逻辑判断移到循环体的外面？	无
重要	Case语句的结尾是否忘了加break？	否
重要	是否忘记写switch的default分支？	否
重要	使用goto 语句时是否留下隐患? 例如跳过了某些对象的构造、变量的初始化、重要的计算等。	无
常量
重要性	审查项	结论
	是否使用含义直观的常量来表示那些将在程序中多次出现的数字或字符串？	无
	在C++ 程序中，是否用const常量取代宏常量？	是
重要	如果某一常量与其它常量密切相关，是否在定义中包含了这种关系？	无
	是否误解了类中的const数据成员？因为const数据成员只在某个对象	无
	生存期内是常量，而对于整个类而言却是可变的。	无
函数设计
重要性	审查项	结论
	参数的书写是否完整？不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字。	是
	参数命名、顺序是否合理？	是
	参数的个数是否太多？	是
	是否使用类型和数目不确定的参数？	无
	是否省略了函数返回值的类型？	是
	函数名字与返回值类型在语义上是否冲突？	无
重要	是否将正常值和错误标志混在一起返回？正常值应当用输出参数获得，而错误标志用return语句返回。	无
重要	在函数体的“入口处”，是否用assert对参数的有效性进行检查？	无
重要	使用滥用了assert？ 例如混淆非法情况与错误情况，后者是必然存在的并且是一定要作出处理的。	无
重要	return语句是否返回指向“栈内存”的“指针”或者“引用”？	是
	是否使用const提高函数的健壮性？const可以强制保护函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。“Use const whenever you need”	无
内存管理
重要性	审查项	结论
重要	用malloc或new申请内存之后，是否立即检查指针值是否为NULL？（防止使用指针值为NULL的内存）	否
重要	是否忘记为数组和动态内存赋初值？（防止将未被初始化的内存作为右值使用）	是
重要	数组或指针的下标是否越界？	无
重要	动态内存的申请与释放是否配对？（防止内存泄漏）	无
重要	是否有效地处理了“内存耗尽”问题？	无
重要	是否修改“指向常量的指针”的内容？	无
重要	是否出现野指针？例如（1）指针变量没有被初始化;（2）用free或delete释放了内存之后，忘记将指针设置为NULL。	无
重要	是否将malloc/free 和 new/delete 混淆使用？	否
重要	malloc语句是否正确无误？例如字节数是否正确？类型转换是否正 确？	是
重要	在创建与释放动态对象数组时，new/delete的语句是否正确无误？	无
C++ 函数的高级特性
重要性	审查项	结论
	重载函数是否有二义性？	无
重要	是否混淆了成员函数的重载、覆盖与隐藏？	否
	运算符的重载是否符合制定的编程规范？	无
	是否滥用内联函数？例如函数体内的代码比较长，函数体内出现循环。	否
重要	是否用内联函数取代了宏代码？	否
类的构造函数、析构函数和赋值函数
重要性	审查项	结论
重要	是否违背编程规范而让C++ 编译器自动为类产生四个缺省的函数：	否
	（1）缺省的无参数构造函数；	无
	（2）缺省的拷贝构造函数；	无
	（3）缺省的析构函数；	无
	（4）缺省的赋值函数。	无
重要	构造函数中是否遗漏了某些初始化工作？	无
重要	是否正确地使用构造函数的初始化表？	是
重要	析构函数中是否遗漏了某些清除工作？	无
	是否错写、错用了拷贝构造函数和赋值函数？	无
重要	赋值函数一般分四个步骤：
	（1）检查自赋值；	无
	（2）释放原有内存资源；	是
	（3）分配新的内存资源，并复制内容；	是
	（4）返回 *this。是否遗漏了重要步骤？	否
重要	是否正确地编写了派生类的构造函数、析构函数、赋值函数？	是
	注意事项：
	（1）派生类不可能继承基类的构造函数、析构函数、赋值函数。
是	（2）派生类的构造函数应在其初始化表里调用基类的构造函数。
是	（3）基类与派生类的析构函数应该为虚（即加virtual关键字）。
无	（4）在编写派生类的赋值函数时，注意不要忘记对基类的数据成员重新赋值
无
类的高级特性
重要性	审查项	结论
重要	是否违背了继承和组合的规则？	否
	（1）若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。	是
	（2）若在逻辑上A是B的“一部分”（a part of），则不允许B从A派生，而是要用A和其它东西组合出B。	是
其它常见问题
重要性	审查项	结论
重要	数据类型问题：
	（１）变量的数据类型有错误吗？	否
	（２）存在不同数据类型的赋值吗？	无
	（３）存在不同数据类型的比较吗？	无
重要	变量值问题：
	（１）变量的初始化或缺省值有错误吗？	无
	（２）变量发生上溢或下溢吗？	无
	（３）变量的精度够吗？	否
重要	逻辑判断问题：
	（１）由于精度原因导致比较无效吗？	无
	（２）表达式中的优先级有误吗？	无
	（３）逻辑判断结果颠倒吗？	无
重要	循环问题：
	（１）循环终止条件不正确吗？	无
	（２）无法正常终止（死循环）吗？	无
	（３）错误地修改循环变量吗？	无
	（４）存在误差累积吗？	是
重要	错误处理问题：
	（１）忘记进行错误处理吗？	是
	（２）错误处理程序块一直没有机会被运行？	无
	（３）错误处理程序块本身就有毛病吗？如报告的错误与实际错误不一致，处理方式不正确等等。	无
	（４）错误处理程序块是“马后炮”吗？如在被它被调用之前软件已经出错。	无
重要	文件I/O问题：
	（１）对不存在的或者错误的文件进行操作吗？	否
	（２）文件以不正确的方式打开吗？	否
	（３）文件结束判断不正确吗？	否
	（４）没有正确地关闭文件吗?	否

#四、程序运行界面及随机数四则运算生成结果：  #五、随机数四则运算结果：  #六、随机四则运算生成程序： ``` // 四则运算生成器.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 //

/* 能够自动生成四则运算练习题
可以定制题目数量
可以选择运算符
用户设置最大数
是否有括号， 是否有小数
输出方式 输出到文件， 打印机
最好提供图形界面*/

include "stdafx.h"

using namespace std;

int main()
{
printf("\n");
printf("||||\n");
printf("||||\n");
printf("||*** 欢迎使用四则运算程序 ||\n");
printf("|| 随机生成四则运算并计算出正确结果 ||\n");
printf("|| 请根据提示输入您想生成的题目类型 ||\n");
printf("||||\n");
printf("||***||\n");
printf("\n");
srand((unsigned)time(NULL));
int num, max = 0;
char op[20] = {'\0'};
bool cld1, cld2; // cld1为1 表示可能含有括号， 为0表示不含括号， cld2 为1表示含有小数为2表示不含有小数;
float resArray[100] = { 0 };
int respos = 0;
// 输入操作

printf("请输入生成题目数量:\n");
while (true) {
	cin >> num;
	if (num > 0) break;
	cout << "输入有误， 请重新输入题目数量:\n";
}
printf("========================================================\n");
printf("请选择运算符， 例如：加减乘除  +  -  *  /  :\n ");
cin >> op;
printf("========================================================\n");
printf("请输入数值的最大值 0 - x,（输入x必须为正数）:\n");
while (true) {
	cin >> max;
	if (max > 0) break;
	cout << "输入有误， 请重新输入最大值:\n";
}
printf("========================================================\n");
printf("请选择是否有括号 Y/N:\n");
cin >> cld1;
printf("========================================================\n");
printf("请选择是否有小数 Y/N:\n");
cin >> cld2;     


// **********************************************--------***********//
 //生成操作

int opnum = 0;    //统计op 并处理
while (true) {
	if (op[opnum] != '\0') {
		opnum++;
	}
	else {
		break;
	}
}  // 此时  opnum 记录着 op操作符的数量；

/*****************************************************************/

// 考虑到实际中不太会有 过于长的多项式， 这里 设置一个随机数把含有的符号数限制到7个以内；
// opmax 为 + - * / 的最大个数， 限制了多项式的长度;
int pos = 0;
int opmax = 0;
int kuohao = 0;
int order = 1; //题目序号
int flag = 0; // 排除一个操作数左右两边括号的情况:  (a) + b 
Solve s1;  //创建计算器， 用于实时计算字符串的值；
while (num--) {
	s1.isolve(); //清空计算器; 
	s1.getCh('#'); // 放入'#' 准备接受算式开始计算;
	float factor = 0;
	cout << order++ << ".     ";
	pos = 0;
	opmax = rand() % 6 + 1;
	kuohao = 0;

	while (opmax--) {  //开始生成多项式
		char vv = '\0';
		bool lf = false;  // 用于表示此次是否生成了左括号
		if (cld1 == 1 && rand() % 8 > 5) {  // 1/8 的概率出现括号; 
			flag = 0;
			cout << '(';
			kuohao++;
			lf = true;
		}
		if (lf) {
			s1.getCh('(');
		}
		factor = rand() % (max-1) + 1  +((rand() % 100)*1.0 / 100)* cld2;
		cout << factor;
		//生成操作数 factor;
		s1.getNum(factor); //操作数放入计算器
		bool rf = false;  //用于表示是否生成了右括号;
		if (cld1 == 1 && kuohao > 0&&flag != 0) {
			if (rand() % 4 > 2) {
				cout << ')';
				kuohao--;
				rf = true;
			}
		}
		if(rf){
			s1.getCh(')');
		}
		//生成操作符 
		pos = rand() % opnum;
		cout << op[pos];

	    //将操作符放入计算器;
		s1.getCh(op[pos]);
		
		flag++; 
	}
	factor = rand() % (max-1) + 1 + ((rand() % 100)*1.0 / 100)* cld2;
	cout << factor;
	//将最后一个操作数放入计算器
	s1.getNum(factor);
	while (kuohao--) {
		cout << ')';
		s1.getCh(')');
	}
	//将结尾符号'#'放入计算器;
	s1.getCh('#');
	printf("=?\n");
    //将最终的结果放入结果数组
	resArray[respos++] = s1.getRes();
}
printf("========================================================\n");
printf("||****************************************************||\n");
printf("计算结果如下：\n");
// 输出答案 *************************************************//:
for (int i = 0; i < respos; i++) {
	cout << i + 1 << ". " << resArray[i]<< endl;
	if (i + 1 % 10 == 0) {
		cout << endl;
	}
}
printf("||****************************************************||\n");
printf("========================================================\n");
//******************************************************//

return 0;

}

#七、随机四则运算计算结果的生成：

include "stdafx.h"

using namespace std;
int Solve::table[7][7] = {// +， -， *， /， （， ）， #，
{ -1, -1, -1, -1, 1, 0, 1 },
{ -1, -1, -1, -1, 1, 0, 1 },
{ 1, 1, -1, -1, 1, 0, 1 },
{ 1, 1, -1, -1, 1, 0, 1 },
{ 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1 },
{ -1, -1, -1, -1, 0, 0 ,0 },
{-1, -1, -1, -1, 0, 0, 0}
};

Solve::Solve() { // 完成初始化操作符操作数堆栈置0
cst = new char[30];
fst = new float[30];
}
Solve::~Solve() {}
void Solve::isolve() {
cp = 0;
fp = 0;
}
void Solve::getNum(float c) {
fst[fp++] = c;
}
float Solve::getRes() {
return fst[--fp];
}
void Solve::getCh(char c) { // c 为新得到的字符;
if (cp == 0 && c == '#') { //接受第一个字符 '#'
cst[cp++] = c;

}
else { //若输入的是加减乘除'#'；
	char u = cst[cp - 1];  // u 栈顶字符
	if (compare(c, u) == 1) { //新输入的优先级大于栈顶
		cst[cp++] = c;
	}
	else if(compare(c, u) == 0){ // 新输入优先级小于栈顶
		if (u == '(' && c == ')'|| u == '#' && c == '#') {
			cp--; //将左括号移出去;
		}
		else {
			printf("priority 0 error");
		}
	}
	else if (compare(c, u) == -1) { //新输入优先级等于小于栈顶
		do{
			cp--; 
			compute(u);  //拿出栈顶符号去计算
			u = cst[cp - 1];  //新的栈顶符号
		} while (compare(c, u) == -1);  
	//直到栈顶符号优先级不高于 最新输入的操作符优先级，跳出循环
		if (u == '(' && c == ')' || u == '#' && c == '#') {
	 //如果优先级相等，就拿出去;
			cp--; //将左括号移出去;
		}
		else { //如果新输入操作符优先级高，则放入;
			cst[cp++] = c;
		}
	}
	else {
		printf("error\n");
	}

}

}
int Solve::compare(char a, char b) {
return table[getOdr(a)][getOdr(b)];
}
void Solve::compute(char c) {
float a, b;
float res;
b = fst[--fp];
a = fst[--fp];
if (c == '') {
res = a * b;
}else if (c == '/') { //现实世界除数为0是不被允许的,这里当除数为
//时当1处理，防止程序崩溃;
if (b == 0) {
res = a;
}
else {
res = 1.0 * a / b;
}
}
else if (c == '+') {
res = a + b;
}
else if (c == '-') {
res = a - b;
}
else {
printf("compute error having excepted opr");
}
fst[fp++] = res; //将计算成功的结果返回堆栈；
}
int Solve::getOdr(char c) {
if (c == '+') return 0;
if (c == '-') return 1;
if (c == '') return 2;
if (c == '/') return 3;
if (c == '(') return 4;
if (c == ')') return 5;
if (c == '#') return 6;
}

#八、单元测试代码：

pragma once

include "stdafx.h"

class Solve{
private:
char *cst;
float *fst;
int cp, fp;
static int table[7][7]; //算数优先符号表

protected:
int compare(char a, char b);
/* a 为新输入操作符， b 为后输入操作符, 如果 a > b
返回 1， 如果 a = b 返回0; 如果 a < b, 返回 1 /
void compute(char c);
/ 从操作数栈里取出两数进行 c 运算，并把结果入栈*/
int getOdr(char c); //获取操作符在table中的下标;
public:
Solve();
void isolve();
~Solve();
void getNum(float c);
void getCh(char c);
float getRes();
};

#九、工作总结：
##对李少鹏的评价：李同学完成了代码工作实现了题目所要求的全部功能代码结构整洁，注释清晰增强了可读性认真负责，提前完成任务给我的测试工作争取了时间。
##本次和李同学一起完成结对编程作业总体上来说还是非常成功的。代码一共花了两个晚上完成，李同学负责编，我负责提供一些必要的算法。刚开始的时候由于代码风格的不同，产生了一些问题，但在随后的磨合中将问题一一解决了。并将老师所给题目中的要求一一实现。
##考虑到四则运算的适用对象是小学生及家长， 我们最后写了一个算符优先级的算法来提供随机式的结果的运算，并且给出了小数的选择，多项式的选择，是程序内容的生成范围更加广泛。
##在后期的代码测试的过程中，我针对程序中算符优先级的类和四则运算的结果计算进行了测试写了几组测试用例。在本次的结对编程过程中我发现了自身的不足之处还有很多，比如算法的逻辑思维能力差，编程习惯不好，导致队友在接受我的代码是难以理解，等。在今后的学习中我会更加努力的规范自己。
#十、工作合照：
![](https://images2018.cnblogs.com/blog/1342953/201804/1342953-20180417213415994-1425346687.jpg)
#十一、代码地址：
##四则运算生成器->[https://coding.net/u/lishaopeng/p/sizeyunsuan_shengchengqi/git/tree/master/四则运算生成器/四则运算生成器?public=true](https://coding.net/u/lishaopeng/p/sizeyunsuan_shengchengqi/git/tree/master/四则运算生成器/四则运算生成器?public=true)