第三次作业

第二次作业：MathExam

一、预估与实际

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	20	30
• Estimate	• 估计这个任务需要多少时间	240
Development	开发	120	240
• Analysis	• 需求分析 (包括学习新技术)	60	60
• Design Spec	• 生成设计文档	60	60
• Design Review	• 设计复审	10	10
• Coding Standard	• 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	10
• Design	• 具体设计	20	20
• Coding	• 具体编码	60	120
• Code Review	• 代码复审	40	60
• Test	• 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	15	20
Reporting	报告	60	80
• Test Repor	• 测试报告	20	20
• Size Measurement	• 计算工作量	10	10
• Postmortem & Process Improvement Plan	• 事后总结, 并提出过程改进计划	20	20
		合计	760

二、需求分析

经过分析，我认为，这个程序应当：

• 运算中可以添加括号，改变基础的四则运算的顺序。（运算符在2～4个且至少两个不同的运算符）未实现
• 不能出现小数，题目中出现的数字和答案结果都必须是整数
• 减法运算的结果不能有负数，除法运算除数不能为0，且所有的数字不能是余数，且保留小学一二年级的运算的出题功能。

三、设计

1. 设计思路

首先考虑题目的要求：

• 输入格式：程序需从命令行中接收两个参数 年级 和 题目数量，分别用 -n 和 -grade 表示
• 输出格式：把题目和标准答案写入out.txt文件，输出的格式要求：
  （1）每道题目占一行
  （2）每道题的格式
  • 题号：数字 + 一对英文括号
  • 题目：数字、符号之间空一格
  • 题号与题目之间也需要加一空格，行末不需要加空格

2. 实现方案

• 准备工作：学会逆波兰表达式，考虑题目的输出，括号的优先级
• 技术关键点：先要掌握逆波兰表达式的含义，以及为什么要使用逆波兰表达式，为什么不能使用符合平时我们更适应的中缀表达式。
  运算表达式的种类：
• 1.中缀表达式 a + b，运算符号在两个运算对象的中间。
• 2.前缀表达式+ - a * b c d，运算符在运算对象前面，又称为波兰表达式。
• 3.后缀表达式 a b c * - d +，运算符在运算对象后面，又称为逆波兰表达式。
  后缀表达式的优点：
• 1.相较于前缀表达式更易于转换，最左边一定为数字。
• 2.更符合计算机的计算方式。计算机通过从左至右读取后缀表达式，就可以将遇到的运算对象压入栈，在遇到运算符时就弹出两个运算对象，完成计算，再将结果压入栈。最后留在栈中的就是计算结果。
  中缀表达式转换为后缀表达式的方法：例：a + b * c - (d + e)
• 1.按照运算符的优先级对所有的运算单位加括号。((a + (b * c)) - (d + e))
• 2.转换中缀与后缀表达式后缀：把运算符号移动到对应的括号后面。((a (b c) * ) + (d e) + ) -
• 3.把括号去掉，得到后缀表达式a b c * + d e + -
  首先确定四则运算的加减乘除的优先级。得到后缀表达式后，通过匹配字符，创建两个栈：输出栈和符号栈，如果匹配到的字符是数字的话，直接压入输出栈，如果匹配到运算符号，则压入符号栈，如果当前元素的优先级小于等于栈顶元素的优先级，出栈并顺序输出运算符。若当前元素的优先级大于栈顶元素的优先级，则直接入栈。

四、编码

1. 关键代码

private static void problems(int n, int grade) {
	String[] fuhao = { " + ", " - ", " * ", " / " };
	String fengge = "
";
	Random rand = new Random();
	String a = "";
	int S_num1 = (rand.nextInt(101));
	int i = 0;
	String S_wenti = S_num1 + "";

	if (grade == 1) {
		for (i = 1; i <= n; i++) {
			int operator = (int) (Math.random() * 2);
			if (operator == 0) {
				int num1 = (int) (Math.random() * 10);
				int num2 = (int) (Math.random() * 10);
				result = num1 + num2;

				wenti.append("(" + i + ") " + num1 + " + " + num2 + "
");
				daan.append("(" + i + ") " + num1 + " + " + num2 + " = " + result + "
");
			} else if (operator == 1) {
				int x = (int) (Math.random() * 10);
				int y = (int) (Math.random() * 10);
				result = x - y;

				wenti.append("(" + i + ") " + x + " - " + y + "
");
				daan.append("(" + i + ") " + x + " - " + y + " = " + result + "
");
			}
		}
		System.out.println(wenti);
		System.out.println(daan);

	}

	else if (grade == 2) {
		for (i = 1; i <= n; i++) {
			int operator = (int) (Math.random() * 2);
			if (operator == 0) {
				int num1 = (int) (Math.random() * 10);
				int num2 = (int) (Math.random() * 10);
				result = num1 * num2;

				wenti.append("(" + (i + 1) + ") " + num1 + " * " + num2 + "
");
				daan.append("(" + (i + 1) + ") " + num1 + " * " + num2 + " = " + result + "
");
			} else if (operator == 1) {
				int x = (int) (Math.random() * 10);
				int y = (int) (Math.random() * 10);
				if (y == 0) {
					System.out.println("除數不能为零");
				}
				if (x % y == 0) {
					result = x / y;
					wenti.append("(" + i + ") " + x + " / " + y + "
");
					daan.append("(" + i + ") " + x + " / " + y + " = " + result + "
");

				}
				if (x % y != 0) {
					result = x / y;
					wenti.append("(" + i + ") " + x + " / " + y + "
");
					daan.append("(" + i + ") " + x + " / " + y + " = " + result + "..." + (x % y) + "
");
				}
			}
		}
		System.out.println(wenti);
		System.out.println(daan);
	}

	if (grade == 3) {
		outLoop:for (i = 1; i <= n; i++) {
			int OPNum = (rand.nextInt(3) + 2);
			int S_num2 = (rand.nextInt(100) + 1);
			S_wenti = S_num2 + "";
			for (int j = 1; j <= OPNum; j++) {
				int S_num = S_num2;
				S_num2 = (rand.nextInt(1000) + 1);
				int op = (rand.nextInt(4));
				if (op == 0) {
					if (S_num + S_num2 > 1000) {
						j--;
						continue;
					}
				} else if (op == 1) {
					if (S_num - S_num2 < 0) {
						j--;
						continue;
					}
			} else if (op == 2) {
					if (S_num1 * S_num2 > 10000) {
						j--;
						continue;
					}
				} else if (op == 3) {
					if (S_num1 % S_num2 != 0 || S_num2 == 0) {
						j--;
						continue;
					}
				}
				a = S_wenti + S_num1 + fuhao[op] + S_num2;
				S_wenti += fuhao[op] + S_num2;
				if (Integer.parseInt(answers(S_wenti))<0 || Integer.parseInt(answers(S_wenti))>100000) {
					i--;
					continue outLoop;
				}
			}
			
			wenti.append("(" + i + ") " + S_wenti + "
");
			
			daan.append("(" + i + ") " + S_wenti + " = " + answers(S_wenti) + "
");
			//S_num1 = (rand.nextInt(1001));
			//S_wenti = S_num1 + "";
		}
		System.out.println(wenti);
		System.out.println(daan);
	}

}

public static String answers(String S_wenti) {
	Stack<String> number1 = new Stack<String>();
	Stack<String> op_Stack = new Stack<String>();
	String stc = S_wenti.replace(" ", "");
	String number = "";
	for (int i = 0; i < stc.length(); i++) {
		char c = stc.charAt(i);
		if (c >= '0' && c <= '9') {
			number += c + "";
			if (i + 1 >= stc.length()) {
				number1.push(number);
				number = "";
			}
		} 
		else {
			if (!number.isEmpty()) {
				number1.push(number);
				number = "";
			}
			
			if (!op_Stack.empty() && comparePriority(c + "", op_Stack.peek()) < 1 ) {
				while (!op_Stack.empty() && comparePriority(c + "", op_Stack.peek()) < 1) {

					int a = Integer.parseInt(number1.pop());
					int b = Integer.parseInt(number1.pop());
					int d;
					String stackTop = op_Stack.peek();
					if (stackTop.equals("+")) {
						d = b + a;
					} else if (stackTop.equals("-")) {
						d = b - a;
					} else if (stackTop.equals("*")) {
						d = b * a;
					} else {
						d = b / a;
					}
					number1.push(d + "");
					stackTop = op_Stack.pop();
				}

				op_Stack.push(c + "");
			}
			else
				op_Stack.push(c+"");
		}

	}

	while (!op_Stack.empty()) {
		String stackTop = op_Stack.pop();
		int a = Integer.parseInt(number1.pop());
		int b = Integer.parseInt(number1.pop());
		int d;
		if (stackTop.equals("+")) {
			d = b + a;
		} else if (stackTop.equals("-")) {
			d = b - a;
		} else if (stackTop.equals("*")) {
			d = b * a;
		} else {
			d = b / a;
		}
		number1.push(d + "");
	}

	return number1.peek();
}

private static int comparePriority(String a, String b) {
	if (a.equals(b)) {
		return 0;
	} else if (adv(a) > adv(b)) {
		return 1;
	} else if (adv(a) < adv(b)) {
		return -1;
	} else {
		return 0;
	}
}

private static int adv(String op) {
	if (op.equals("*") || op.equals("/")) {
		return 2;
	} else if (op.equals("+") || op.equals("-")) {
		return 1;

	}
	// if(op.equals("(")){
	// return 0;
	// }
	return 0;

}

五、测试

第一组：10 3
输出结果：(1) 14 * 314 - 33
(2) 49 + 7 + 130 - 17 + 208
(3) 41 + 640 - 408
(4) 73 + 581 * 109
(5) 90 + 142 * 255 + 119 + 373
(6) 54 - 19 + 449 * 123
(7) 65 - 43 + 682 + 168 - 12
(8) 29 + 361 + 122
(9) 90 + 342 * 281 + 373 + 264
(10) 6 + 734 + 309

(1) 14 * 314 - 33 = 4363
(2) 49 + 7 + 130 - 17 + 208 = 377
(3) 41 + 640 - 408 = 273
(4) 73 + 581 * 109 = 63402
(5) 90 + 142 * 255 + 119 + 373 = 36792
(6) 54 - 19 + 449 * 123 = 55262
(7) 65 - 43 + 682 + 168 - 12 = 860
(8) 29 + 361 + 122 = 512
(9) 90 + 342 * 281 + 373 + 264 = 96829
(10) 6 + 734 + 309 = 1049

六、总结

本次作业的主要问题是没有认真学懂后缀表达式，出错的地方还有*/和后面的×÷没有匹配，所以找了很久问题都没有发现