2016012083+小学四则运算练习软件项目报告

一.【Coding.net原码仓库地址】https://git.coding.net/SccottZZ/Arithmetic.git

二.【软件需求分析】

       1.编写JAVA程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除（分别使用符号+-*÷来表示）练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。

       2.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，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。

       3.练习题生成好后，将学号与生成的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。

       4.当程序接收的参数为4时，以下为一个输出文件示例。

2018010203

13+17-1=29

11*15-5=160

3+10+4-16=1

15÷5+3-2=4

附加需求

1.产生带括号的四则运算并求解，算式中存在的括号必须大于2个，且不得超过运算符的个数。

2.产生真分数的加减法运算，运算过程中都为最简真分数。

三.【功能设计】

 1.实现了四则运算，并将算式与计算结果写入指定文件；

2.至少要包含2种运算符，用排除了出现负数与非整数的情况；

 　　3.完成了提示命令行测试

四.【算法思路】

　　Lib中自定义函数，NumCreate(int n )和OperateCreate(int n)生成一个算式的2-5个随机运算数和1-4个运算符，在AriCreate(int n )中调用前两个方法生成一个完整算式和正确答案，并将“/”替换为“÷”，将“*”替换为“×”，并判断结果正负和是否为小数，否则重新生成。

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Random;

import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
import javax.script.ScriptException;

public class Lib {

    static ScriptEngine je = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");     //字符串转换成算术表达式并计算
    //生成一个算式的2-4个随机运算数
    public int[] NumCreate(int n ){
        //生成1000以内的随机数，放入num[]数组中
        int num[] = new int[n];
        for(int m = 0 ;m < n ;m++){
            num[m] = (int) (Math.random()*100 + 1);
        }
        return num;
    }

    public char[] OperateCreate(int n){
        //result[i]存放计算结果
        char[] c= {'+','-','*','/'};
        //一个算式生成n-1个运算符，存入operate【】中
        char operate[] = new char[n-1];

        for(int m = 0 ;m < n-1 ;m++){
            int i = (int) (Math.random()*4);
            operate[m] = c[i];
        }
        return operate;
    }

    //生成算式
    String AriCreate(int n ) throws ScriptException{
        while(true){
            Lib arith = new Lib();
            int num[] = arith.NumCreate(n);
            char operate[] = arith.OperateCreate(n);
            String ar =  "" + num[n-1];
            for(int i = 1 ;i < n ; i++){
                ar = ar + operate[i-1] + num[i-1];
            }
            try{
            String result=  "" + je.eval(ar) ;
            double d = Double.parseDouble(result);


                //判断结果正负和是否为小数，否则重新生成
                if(d>=0&&(d-(int)d ==0)){
                    //将“/”替换为“÷”，将“*”替换为“×”,用正则表达式去掉小数
                    result = ar.replaceAll("\*","×").replaceAll("/","÷") + "=" + result.replaceAll("0+?$","").replaceAll("[.]$","");
                    return result; }
            } catch (ScriptException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

　　Mian.java中通过for循环生成算式组，通过提示命令行输入args[0]，键入所需的算式个数，并写入指定文件。

import java.lang.*;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        @SuppressWarnings("resource")
        File f = new File("result.txt");
        Lib lib = new Lib();

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(f));
        //输出学号
        bw.write("2016012083");
        int n = 0;
        String temp;

        try{

            for(int i = 0 ;i<Integer.parseInt(args[0]) ;i++){
                //决定算式的运算数多少3-6
                n=(int) (Math.random()*3 + 3);
                System.out.println(lib.AriCreate(n));

                bw.newLine();
                temp = lib.AriCreate(n);
                System.out.println(temp);
                bw.write(temp);
            }
            bw.close();
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e);
        }
    }
}

五.【测试运行】

注：为了显示出效果，在控制台也设置了输出，实际ecoding中提交的代码并没有设置

src目录结构

六.【PSP数据】

PSP	任务内容	计划共完成需要的时间(min)	实际完成需要的时间(min)
Planning	计划	8	10
Estimate	估计每个阶段的时间成本，并规划大致工作步骤	8	10
Development	开发	710	735
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	60	60
Design Spec	生成设计文档	40	50
Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	40	45
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	40
Design	具体设计	120	100
Coding	具体编码	180	200
Code Review	代码复审	150	150
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	90	90
Reporting	报告	200	230
Test Report	测试报告	120	150
Size Measurement	计算工作量	20	20
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	60	60

 七.【个人总结】

             这次的代码最难的部分在于算法思路和平时的积累是否到位，对于我来说是一次挑战，“经此一役”也让我体会到了这门专业的严谨性与灵活性，也许有时只是一点点的小问题就会造成全项目的崩溃，一点点修改却又不能急躁，不然只会犯更多错。测试检查过程需要灵活，用测试代码分段查错更容易查出。

【4月12日修改补充】