java实现随机四则运算

使用JAVA编程语言，独立完成一个包含3到5个数字的四则运算练习,软件基本功能要求如下：

• 程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。
• 为了让小学生得到充分锻炼，每个练习题至少要包含2种运算符。同时，由于小学生没有分数与负数的概念，你所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数，比如不能出 3/5+2=2.6，2-5+10=7等算式。
• 练习题生成好后，将你的学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中，不要输出额外信息，文件目录与程序目录一致。
• 当程序接收的参数为4时，以下为输出文件示例。

2018010230
13+17-1=29
11*15-5=160
3+10+4=1
15/5+3-2=4

Github项目地址：

https://github.com/dushik/Athmetic

需求分析：

• 通过程序接受一个数字，产生N道加减乘除练习题。
• 判断传入参数是否合法
• 每个数字在0-100之间，运算符3-5个
• 运算过程不能出现负数和非整数
• 计算练习题
• 所有信息输出到txt文件

功能设计：

• 编写主函数
• 编写输入是否合法函数
• 随机生成运算式
• 编写计算运算式函数
• 结果写入txt辅助类

设计实现：

• 编写主函数并通过命令行接收参数
• 判断传入参数是否合法
• 随机选择加减乘除运算符
• 根据产生运算符的个数生成一定运算数的运算式并存入List集合
• 当随机产生的运算符是“/”时，判断被除数是否能整除除数，如果不能，随机产生能够被整除的除数。
• 遍历List集合通过函数计算集合中每个运算式的结果
• 编写写入txt文件函数

测试运行：

核心代码：

随机产生num个运算式,并将产生的运算式存入List集合

char[] operator=new char[]{'+','-','*','/'};
Random random=new Random();
ArrayList<String> expression=new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<num;i++){
	int n=random.nextInt(3)+3; //3-5个运算符
	int[] number=new int[n+1]; 
	String ex=new String();
	for(int j=0;j<=n;j++){
		number[j]=random.nextInt(100)+1; //4-5个数字
	}
	for(int j=0;j<n;j++){
		int s=random.nextInt(4);//随机选择某个运算符
		ex+=String.valueOf(number[j])+String.valueOf(operator[s]);///5+4+6+9
		if(s==3){number[j+1]=decide(number[j],number[j+1]);}
	}
	ex+=String.valueOf(number[n]);
	expression.add(ex);
}

当被除数不能整除除数时，随机生成能够整除的除数

/**
 * 随即取x,y为1-100之间，x可以整除y的y值
 * @param x
 * @param y
 * @return
 */
private static int decide(int x,int y){//通过递归实现整除
	Random random=new Random();
	if(x%y!=0){
		y=random.nextInt(100)+1;
		return decide(x,y);
	}
	else{
		return y; 
	}
}

通过javascript的eval函数计算字符串内的运算式

/**
 * 计算每个等式的结果，并返回运算式
 * @param arrayList 
 * @return arrayList
 */
static ScriptEngine jse = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");  
private static ArrayList<String> calculate(ArrayList<String> arrayList){
	ArrayList<String> ArithExpress=new ArrayList<String>();
	for(String ax:arrayList){
		try {
			ax=ax+"="+jse.eval(ax);
			System.out.println(ax);
			ArithExpress.add(ax);
		} catch (ScriptException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}
	return ArithExpress;
}

总结：

本程序的主要难点在于运算式的随机生成和运算式的计算，后者借助于Javascript的eval函数通过求解字符串内的运算式得到解决，编程重点解决随机生成运算式部分

PSP:

PSP	任务内容	计划完成需要的时间（min）	实际完成需要的时间（min）
	计划	10	12
Estimate	需求分析，函数实现	10	10
	开发	30	30
Analysis	需求分析	5	10
Design Spec	设计	5	5
Design Review	设计复审	2	2
Design	具体设计	5	5
Coding	具体编码	20	20
Code Review	代码复审,查找语法错误	2	2
Test	测试	5	5
	报告	10	10
Test Report	经测试，程序编译正确，运行结果正确，完全符合要求	2	2
Size Measurement	由于程序功能较为简单，需求分析的工作量很小，故本次实验的主要工作主要在于编程	2	2
Postmortem	对于此程序，计算部分还有大的改进空间，可以采用将中缀表达式转换为后缀表达式，通过正则判断运算符优先级来实现算式的结果，而不是另辟他法调用Javascript函数	2	2