《软件工程》结对作业1----四则运算升级版
1.要求
第一阶段目标：重构四则运算-- 能把计算的功能封装起来，通过API 接口调用计算方法。定义一个计算核心类：把四则运算的计算功能包装在一个模块中 (这个模块可以是一个类 Class, 一个DLL等等)。“计算核心”模块和调用类它的其他模块之间是什么关系呢? 它们要通过一定的API (Application Programming Interface) 来和其他模块交流。这个API 接口应该怎么设计呢? 可以从下面的最简单的接口开始：Calc（）这个Calc 函数接受字符串的输入（字符串里就是运算式子，例如 “ 5+3.5“， “7/8 – 3/8 ”， “3 + 90 * (-0.3)“ 等等），这个模块的返回值是一个字符串，例如，前面几个例子的结果就是 ( ”17.5“， “ 1/2”， “-24“).
第二阶段目标 - 通过测试程序和API 接口测试其简单的加减乘除功能。并能看到代码覆盖率。可以扩展 Calc() 的定义，让它接受一个新的参数 “precision”, 或者可以启用一个新的函数 Setting（）。最多4 个运算符数值范围是 -1000 到 1000精度是小数点后两位怎么通过API 告诉我们的模块呢? 我们当然可以用函数的参数直接传递，但是参数的组合很多，怎么定义好参数的规范呢? 建议大家考虑用 XML 来传递这些参数。增加了新的Setting（） 函数之后，要让模块支持这样的参数，同时，还要保证原来的各个测试用例继续正确地工作。
第三阶段目标 – 定义异常处理。如果输入是有错误的，例如 “1 ++ 2”， 在数值范围是 -1000 .. 1000 的时候，传进去 “10000 + 32768 * 3”, 或者是 “ 248.04 / 0” 怎么办? 怎么告诉函数的调用者 “你错了”? 把返回的字符串定义为 “-1” 来表示？ 那么如果真的计算结果是 “-1” 又怎么处理呢?建议这个时候，要定义各种异常 (Exception)， 让 Core 在碰到各种异常情况的时候，能告诉调用者 - 你错了！ 当然，这个时候，同样要进行下面的增量修改：定义要增加什么功能 - 例如：支持 “运算式子格式错误” 异常，写好测试用例，传进去一个错误的式子，期望能捕获这个 异常。 如果没有，那测试就报错。在 Core 模块中实现这个功能，测试这个功能， 同时测试所有以前的功能，保证以前的功能还能继续工作 （没有 regression）， 确认功能完成，继续下一个功能。
Student.java package com.az.test.calc; import java.util.Scanner; import com.az.test.calc.CreateShiZi; import com.az.test.calc.NiBoLanShi; public class Student { public static void main(String[] args) { CreateShiZi createShiZi = new CreateShiZi(); NiBoLanShi niBoLanShi = new NiBoLanShi(); String[] fuHao = {"+","-","*","/"}; Scanner input = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入范围内的计算："); int m = input.nextInt(); System.out.println("请输入要产生的题数："); int n = input.nextInt(); String[] strArray = new String[n]; System.out.println("\n题目\n"); createShiZi.create(m, n, fuHao, strArray); for(int i = 0; i<n; i++) { String result = niBoLanShi.cal(strArray[i]); System.out.println("第"+(i+1)+"题："+strArray[i]); System.out.print("你的答案："); String yourAnswer = input.next(); if (yourAnswer.equals(result)) { System.out.println("True\n"); }else { System.out.println("False"); System.out.println("正确答案："+result+"\n"); } } } } NiBoLanShi.java package com.az.test.calc; import java.util.List; import java.math.BigDecimal; import java.util.ArrayList; import java.util.Stack; public class NiBoLanShi { public static String cal(String str) { //对表达式进行预处理，并简单验证是否是正确的表达式 //存放处理后的表达式 List<String> list = new ArrayList<>(); char[] arr = str.toCharArray(); //存放数字临时变量 StringBuffer tmpStr = new StringBuffer(); for (char c : arr) { //如果是数字或小数点，添加到临时变量中 if (c>='0' && c<='9') { tmpStr.append(c); }else if(c=='.') { if(tmpStr.indexOf(".")>0) { throw new RuntimeException("非法字符"); } tmpStr.append(c); } //如果是加减乘除或者括号，将数字临时变量和运算符依次放入List中 else if (c=='+' || c=='-' || c=='*' || c=='/' || c=='(' || c==')') { if (tmpStr.length() > 0) { list.add(tmpStr.toString()); tmpStr.setLength(0); } list.add(c + ""); } else if (c==' ') { continue; } else { throw new RuntimeException("非法字符"); } } if (tmpStr.length() > 0) { list.add(tmpStr.toString()); } //初始化后缀表达式 List<String> strList = new ArrayList<>(); //运算过程中，使用了两次栈结构， //第一次是将中缀表达式转换成后缀表达式，第二次是计算后缀表达式的值 Stack<String> stack = new Stack<>(); //声明临时变量，存放栈元素 String tmp; //将中缀表达式转换成后缀表达式 for (String s : list) { //如果是左括号直接入栈 if (s.equals("(")) { stack.push(s); } //如果是右括号，执行出栈操作，依次添加到后缀表达式中，直到出栈元素为左括号，左括号和右括号都不添加到后缀表达式中 else if (s.equals(")")) { while (!(tmp = stack.pop()).equals("(")) { strList.add(tmp); } } //如果是加减乘除，弹出所遇优先级大于或等于该运算符的栈顶元素（栈中肯定没有右括号，认为左括号的优先级最低），然后将该运算符入栈 else if (s.equals("*") || s.equals("/")) { while(!stack.isEmpty()) { //取出栈顶元素 tmp = stack.peek();//取出但不移除 if (tmp.equals("*") || tmp.equals("/")) { stack.pop(); strList.add(tmp); } else { break; } } stack.push(s); } else if (s.equals("+") || s.equals("-")) { while(!stack.isEmpty()) { //取出栈顶元素 tmp = stack.peek(); if (!tmp.equals("(")) { stack.pop(); strList.add(tmp); } else { break; } } stack.push(s); } //如果是数字，直接添加到后缀表达式中 else { strList.add(s); } } //最后依次出栈，放入后缀表达式中 while (!stack.isEmpty()) { strList.add(stack.pop()); } //计算后缀表达式的值 Stack<BigDecimal> newStack = new Stack<>(); for (String s : strList) { //若遇运算符，则从栈中退出两个元素，先退出的放到运算符的右边，后退出的放到运算符的左边 //运算后的结果再进栈，直到后缀表达式遍历完毕 if (s.equals("*") || s.equals("/") || s.equals("+") || s.equals("-")) { BigDecimal b1 = newStack.pop(); BigDecimal b2 = newStack.pop(); switch (s) { case "+": newStack.push(b2.add(b1)); break; case "-": newStack.push(b2.subtract(b1)); break; case "*": newStack.push(b2.multiply(b1)); break; case "/": newStack.push(b2.divide(b1, 9, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)); break; } } //如果是数字，入栈 else { newStack.push(new BigDecimal(s)); } } //最后，栈中仅有一个元素，就是计算结果 return newStack.peek().toString(); } } CreateShiZi.java package com.az.test.calc; public class CreateShiZi { public void create(int m, int n, String[] fuHao, String[] strArray) { String str = ""; //随机生成式子 for (int i = 0; i < n; i++) { str = ""; int[] arr1 = new int[n]; int[] arr2 = new int[n]; arr2[i] = (int)(Math.random()*m+1); for(int j = 0; j < (int)(Math.random()*10+1); j++) { int order = (int)(Math.random()*4); arr1[j] = (int)(Math.random()*m+1); str = str + arr1[j] + fuHao[order]; } str = str + arr2[i]; strArray[i] = str; System.out.println("第"+(i+1)+"题："+str); arr1 = null; arr2 = null; } System.out.println("\n"); } }
