本次作业从布置的第一天我就着手做了，不过基础较差，并没有想过怎样实现相关功能，反正都是一步一步做的。我不知道我花了多少时间在这次作业上，但是在空闲的时候我就在琢磨。（今天大概从下午3点开始没课，我坐到在电脑前到8点半，先是修改代码，然后写完博客的大致内容，没去跑步，饭也忘了吃，食堂也关了门，第一次感受到了完成作业的喜悦，也感受到了程序员的艰苦╮(╯▽╰)╭真的是到了废寝忘食的地步）然后回到宿舍接着修改博客修改到宿舍断电。
博客版式也是参考了同学的，感觉他们的排版与思路都很清晰，我也觉得可以借鉴借鉴o(*￣︶￣*)o
项目简介：
Coding.net源码仓库地址:
https://git.coding.net/francesca/Arithmetics.git
SSH:git@git.coding.net:francesca/Arithmetics.git
测试步骤：
1.进入src文件夹
2.在命令行输入javac -encoding utf-8 *.java
3.回车再输入java Main 1000
4.回车，将会在src同级目录下产生result.txt
一、需求分析
1.程序可从命令行接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除习题。
2.每个数字在 0 和 100 之间，运算符3到5个。
3.每道习题要包含3-5种运算符。
4.所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数。
5.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。
6.支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。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。
二、功能设计
1.基本功能：
能够根据用户输入的参数n随机产生n道符合要求的练习题，自动算出答案，并将式子与答案以文档的形式呈现。
2.扩展功能：
支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。
支持真分数运算，包括出题与解题正确答案。
（注意，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。）
三、设计实现
BinaryTree:生成二叉树，获取最终表达式,计算并验证表达式
File：负责产生result.txt文件，并将学号和产生的习题写入文件
Main：主类，负责接收命令行的参数并启动程序
Ran:获取随机运算符及随机数
MakeF:生成真分数并计算结果
TreeNode：生成节点，并获取每个节点的运算结果，并检验除法和减法每个运算式添加括号，然后根据去括号法则，去掉多余的子式的括号
四、代码展示
1.不出现负数与非整数
public String getResult(){
if(hasChild()){
switch(str){
case "+":
return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) + Integer.parseInt(getRchild().getResult()));
case "-"://change
if(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) - Integer.parseInt(getRchild().getResult()) < 0){
while(str.equals("-")){
str = String.valueOf(Ran.getOperator());
}
return this.getResult();
}
else
return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) - Integer.parseInt(getRchild().getResult()));
case "*":
return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) * Integer.parseInt(getRchild().getResult()));
case "÷":
if(getRchild().getResult().equals("0")){
while(str.equals("÷")){
str = String.valueOf(Ran.getOperator());
}
return this.getResult();
}
/**
* 整除运算
*/
else if(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) % Integer.parseInt(getRchild().getResult()) != 0){
while(str.equals("÷")){
str = String.valueOf(Ran.getOperator());
}
return this.getResult();
}
else
return String.valueOf(Integer.parseInt(getLchild().getResult()) / Integer.parseInt(getRchild().getResult()));
}
}
return str;
}
2.带括号的表达式
public String toString(){
String Lstr = "", Rstr = "", Str = "";
if(hasChild()){
//右子树如果有孩子，说明右子树是一个表达式，而不是数字节点。
if(getRchild().hasChild()){
//判断左邻括号的运算符是否为'/'
if(str.equals("÷")){
//获取右子树的表达式，保留括号
Rstr = getRchild().toString();
}
//判断左邻括号的运算符是否为'*'或'-'
else if(str.equals("*") || str.equals("-")){
//判断op是否为'+'或'-'
if(getRchild().str.equals("+") || getRchild().str.equals("-")){
Rstr = getRchild().toString();
}
else{
//获取右子树的表达式，并且去括号
Rstr = getRchild().toString().substring(1, getRchild().toString().length()-1);
}
}
else{
//右子树除此之外都是可以去括号的。
Rstr = getRchild().toString().substring(1, getRchild().toString().length()-1);
}
}
else{
Rstr = getRchild().str;
}
//左子树的情况同右子树类似
if(getLchild().hasChild()){
if(str.equals("*") || str.equals("÷")){
if(getLchild().str.equals("+") || getLchild().str.equals("-")){
Lstr = getLchild().toString();
}
else{
Lstr = getLchild().toString().substring(1, getLchild().toString().length()-1);
}
}
else{
Lstr = getLchild().toString().substring(1, getLchild().toString().length()-1);
}
}
else{
Lstr = getLchild().str;
}
//获取当前的运算式，并加上括号
Str = "(" + Lstr + str + Rstr + ")";
}
else{
//若没有孩子，说明是数字节点，直接返回数字
Str = str;
}
return Str;
}
3.真分数计算
public String MakeFraction() {
String str = null;
String[] op2 = { "+", "-" };// 存储连接分数的操作符的数组
int denominator = 1;
int numerator = 1;
int denominator1 = (int) (Math.random() * 19) + 1;// 生成分母
int numerator1 = (int) (Math.random() * 20);// 生成分子
if (numerator1 != 0) {
if (numerator1 > denominator1) {// 如果分子大于分母，也就是不是真分数时，交换分子分母，使其变成真分数
int temp = numerator1;
numerator1 = denominator1;
denominator1 = temp;
}
if (numerator1 == denominator1) {// 如果分子刚好等于分母，重新生成分子
numerator1 = (int) (Math.random() * 20);
}
int gcd1 = gcd(numerator1, denominator1);// 求分子分母最大公因数，保证分数形式最简
denominator1 = denominator1 / gcd1;// 化简
numerator1 = numerator1 / gcd1;// 化简
}
String question1 = numerator1 + "/" + denominator1;// 存储题目
int count = (int) (Math.random() * 2) + 3;// 随机产生运算符的数目
for (int u = 0; u < count; u++) {// 小于运算符数量时不断产生分数，不断计算
int denominator2 = (int) (Math.random() * 19) + 1;// 生成分母
int numerator2 = (int) (Math.random() * 20);// 生成分子
if (numerator2 != 0) {
if (numerator2 > denominator2) {// 避免不是真分数
int temp = numerator2;
numerator2 = denominator2;
denominator2 = temp;
}
if (numerator2 == denominator2) {// 如果分子等于分母，重新生成分子
numerator2 = (int) (Math.random() * 20);
}
int gcd2 = gcd(numerator2, denominator2);// 化简分式，使其最简
denominator2 = denominator2 / gcd2;
numerator2 = numerator2 / gcd2;
}
int symbol = (int) (Math.random() * 2);// 随机产生运算符
if (op2[symbol].equals("+")) {// 如果是加号，实现分数加法
if (denominator1 == denominator2) {// 如果两个分母相同，直接将分子相加
numerator = numerator1 + numerator2;
} else {// 通分，相加
denominator = denominator1 * denominator2;
numerator = numerator1 * denominator2 + numerator2 * denominator1;
}
if (denominator < numerator) {// 如果运算结果不是真分数
u--;// 计数的u减一，也就是重新生成重新计算
} else {// 在给定范围内的话，通分运算结果
int gcd = gcd(numerator, denominator);
denominator = denominator / gcd;
numerator = numerator / gcd;
question1 += op2[symbol] + numerator2 + "/" + denominator2;// 把题目进行完善
denominator1 = denominator;// 储存运算结果到denominator1和numerator1
numerator1 = numerator;
}
} else {// 如果是减号，实现减法操作
if (denominator1 == denominator2) {// 分母相同直接分子相减
numerator = numerator1 - numerator2;
} else {// 其他情况，先通分再相减
denominator = denominator1 * denominator2;
numerator = numerator1 * denominator2 - numerator2 * denominator1;
}
if (numerator < 0) {// 如果导致结果小于0了，就重新生成
u--;
} else {// 通分结果化简
int gcd = gcd(numerator, denominator);
denominator = denominator / gcd;
numerator = numerator / gcd;
question1 += op2[symbol] + numerator2 + "/" + denominator2;
denominator1 = denominator;// 储存通分结果
numerator1 = numerator;
}
}
}
str = question1 + " = " + numerator + "/" + denominator;
return str;
//System.out.println(question1 + " = " + numerator + "/" + denominator);// 输出题目和答案
}
4、最大公因数
public int gcd(int x, int y) {// 求最大公因数的函数
if (x == 0) {
return y;
} else {
return gcd(y % x, x);
}
}
五、测试运行
六、PSP
|
SP2.1 |
任务内容 |
计划共完成需要的时间(m) |
实际完成需要的时间(m) |
|
Planning |
计划 |
1500 |
2000 |
|
· Estimate |
· 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 |
1000 |
1400 |
|
Development |
开发 |
1902 |
3323 |
|
· Analysis |
· 需求分析 (包括学习新技术) |
90 |
123 |
|
· Design Spec |
· 生成设计文档 |
0 |
0 |
|
· Design Review |
· 设计复审 (和同事审核设计文档) |
0 |
0 |
|
· Coding Standard |
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) |
0 |
0 |
|
· Design |
· 具体设计 |
300 |
480 |
|
· Coding |
· 具体编码 |
1200 |
2300 |
|
· Code Review |
· 代码复审 |
180 |
300 |
|
· Test |
· 测试（自我测试，修改代码，提交修改） |
132 |
120 |
|
Reporting |
报告 |
360 |
380 |
|
· Test Report |
· 测试报告 |
300 |
320 |
|
· Size Measurement |
· 计算工作量 |
30 |
30 |
|
· Postmortem & Process Improvement Plan |
· 事后总结, 并提出过程改进计划 |
30 |
30 |
七、总结
1、最开始的随机数和随机符的产生也是琢磨了一小会儿，不过还好，通过百度加深了对java的理解，也更深一步了解了Random类和Math类下的random方法的区别。
2、是对非整数结果的构思，一开始采用的是比较除数和被除数的大小，然后交换数据，这个更改了好多遍，后来发现可以再次随机产生除了除法以外的运算符，这个花费了好长时间，不过在这个基础下，我接着没几分钟就完成了非负数的完成。
3、是附加功能中的括号查了很多资料，发现要用中缀转后缀表达式，用堆栈，这个过程比较容易懂，但是代码还是挺难明白的，在请教学长得前提下，终于解决了，收获也很大。
4、关于真分数的部分是在参考同学的代码中学习到的，也写了另外的类去测试，完成的比较好。
5、项目大部分功能是在本周三完成的，当时很兴奋。不过后来才去看了题目要求，发现要在命令行测试数据，并写入text文件，看了java教程后发现是File的相关内容，代码完成的比较好，就是命令行是第一次用，从周四晚上开始就在琢磨为什么我电脑的命令行输入会出现乱码，查看了很多博客，没找到一个成功的，到了周五下午，在学长得帮助下才发现之前的环境变量配置错了。
6、接着是传项目，我自己电脑配置好了git和相关的一些公钥，传项目也很熟练，不过换了台式电脑后，周五下午又花了一个小时弄公钥和传项目，成功传项目有很多方式，最后发现自己写的通过git传到GitHub的博客中的方式最简单。
总之，通过这次作业，我深刻意识到对java的掌握还不够，相关算法也是查阅很多博客和书籍才实现的。每晚睡觉都还想着怎么实现非负数和非整数，说真的作业很难，不过收获很大，这两周很充实也很疲惫。总之努力就会有收获，很庆幸自己没有放弃，我也会继续努力的ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ。
最后非常感谢您的阅读，您辛苦啦！