结对项目

作业要求

3121005275 杨钢涛
3121005279 张宏
github项目地址

这个作业属于哪个课程	软件工程
这个作业要求在哪里	结对项目
这个作业的目标	完成结对项目，培养协作能力

PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	40	30
Estimate	估计这个任务需要多少时间	200	250
Development	开发	220	300
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	60	90
Design Spec	生成设计文档	40	50
Design Review	设计复审	30	40
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	30
Design	具体设计	20	25
Coding	具体编码	200	190
Code Review	代码复审	20	20
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	20
Reporting	报告	20	20
Test Repor	测试报告	15	15
Size Measurement	计算工作量	15	20
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	20	25
合计		960	1125

1题目：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序（也可以用图像界面，具有相似功能）。

2说明：

自然数：0, 1, 2, …。

真分数：1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 1’1/2, …。
运算符：+, −, ×, ÷。
括号：(, )。
等号：=。
分隔符：空格（用于四则运算符和等号前后）。
算术表达式：
e = n | e1 + e2 | e1 − e2 | e1 × e2 | e1 ÷ e2 | (e),

其中e, e1和e2为表达式，n为自然数或真分数。

四则运算题目：e = ，其中e为算术表达式。

3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 .txt -a .txt

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。

效能分析

从图中可以看出CPU在生成算式时达到峰值，运用最多的是FormExpression函数中对string的调用，所以项目中byte[]内存占大多数
程序中消耗最大的函数：
String FormExpression(int size , int operatenum) { Random r = new Random(); String[] operate = {"+","-","×","÷"}; StringBuffer str = new StringBuffer(); StringBuffer strnew = new StringBuffer(); int num; int numerator; int denominator; String oper; Fenshu fenshu; int divcount = 0; String[] numlist = new String[operatenum+1]; String[] operlist = new String[operatenum]; for(int i=0;i<operatenum;i++) { oper=operate[r.nextInt(4)]; operlist[i]=oper; if(oper.equals("÷")) { divcount++; } } for(int i=0;i<operatenum+1;i++) { if(divcount==0) { num=r.nextInt(size); numerator = r.nextInt(size); denominator = r.nextInt(size); }else { num=r.nextInt(size)+1; numerator = r.nextInt(size)+1; denominator = r.nextInt(size)+1; } if(denominator!=0&&numerator<=denominator) { fenshu = new Fenshu(numerator,denominator); }else { fenshu = new Fenshu(denominator, numerator); } numlist[i]=randominput(num, fenshu); } for(int i=0;i<2*operatenum+1;i++) { if(i%2==0) { str.append(numlist[i/2]+" "); } if(i%2!=0) { str.append(operlist[(i-1)/2]+" "); } } str.append("="+" "); String[] judge = str.toString().split(" "); for(int i=1;i<judge.length-1;i+=2) { if(judge[i].equals("-")) { Fenshu fs = new Fenshu(); Expression ex = new Expression(); StringBuffer font = new StringBuffer(); StringBuffer back = new StringBuffer(); StringBuffer newstr = new StringBuffer(); for(int k=0;k<i;k++) { font.append(judge[k]+" "); } for(int k=i+1;k<judge.length-1;k++) { back.append(judge[k]+" "); } Fenshu fontfs = ex.count(font.toString()); Fenshu backfs = ex.count(back.toString()); String fontstr = fontfs.numerator+"/"+fontfs.denominator; String backstr = backfs.numerator+"/"+backfs.denominator; if(fs.compute(fontstr, backstr)) { newstr.append(back.toString()+"- "+font.toString()+"= "); String[] newjudge = newstr.toString().split(" "); for(int k=0;k<newjudge.length;k++) { judge[k]=newjudge[k]; } } } } for(int i=0;i<judge.length;i++) { strnew.append(judge[i]+" "); } return strnew.toString(); }

设计实现过程

共有六个类

Fenshu：定义分数结构，并实现分数的加减乘除，其中包括了对两部分表达式的大小比较函数compute
FormExpression：生成表达式
Expression：计算结果
build：实现命令行题目数量和数值大小输入和输出表达式和答案到TXT文件
CorrectandWrong：命令行输入试卷文件和答案文件，判断对错并统计
jisuanji：主函数只用while持续调用build类和CorrectandWrong类
程序流程图：