20175218 2018-2019-2 《Java程序设计》结对项目阶段总结《四则运算——整数》
一、需求分析
实现一个命令行程序，要求：
- 自动生成小学四则运算题目（加，减，乘，除）
- 文本支持整数
- 支持多运算符（例如生成包含n个运算符的题目）
- 支持真分数（后续实现）
- 统计正确率
扩展需求
- 文件：
- 处理生成题目并输出到文件
- 完成题目后从文件读入并判断
- 多语言支持：简体中文，繁體中文，English
- 生成题目去重
二、设计思路以及代码解释
最开始看到这个结对项目的时候，我觉得，最为第一个项目，应该不会很难。而在真正看到项目的时候，也感觉不是很难。在这一点上，我和我的搭档是同一个想法，都觉得还行。但是越是往后做，就越发现，这怎么这么复杂...其实，是这样的，最开始，我们没有考虑到括号、运算优先级以及多个数字运算的问题，就只是简单设计了一个两个数字简单的四则运算，这个程序呢，我也发出来了，如下：
//生成随机整数的运算
public class Zheng {
int a=0,b=0,c=0;
int result=0,g=0;
String s=null;
public void Zheng(){
a = (int)(Math.random()*100)；//生成0-99的随机数
b = (int)(Math.random()*100);
c = (int)(Math.random()*4);//生成0-3的随机数，用来随机产生运算符
if(c==0){
System.out.println(a+"+"+b+"=");
result = a + b;
}
if(c==1){
System.out.println(a+"-"+b+"=");
result = a - b;
}
if(c==2){
System.out.println(a+"*"+b+"=");
result = a * b;
}
if(c==3){
if(b==0){
while(b==0)
b=(int)(Math.random()*10);//防止分母为0
}
else{
System.out.println(a+"/"+b+"=");
int smaller = a > b ? b : a;//将a与b中的最小值赋给变量
for (int i = 1; i <= smaller; i++) {
if (a % i == 0 && b % i == 0) {
g = i;
}//求a与b的最大公因子
}
a = a/g;
b = b/g;
s = a+"/"+b;
}
}
}
}
//实现四则运算
import java.util.*;
public class YunSuan {
public static void main (String args[]){
int x,z=0;
Zheng zheng = new Zheng();
System.out.print("请输入要生成的题目数:");
Scanner reader = new Scanner(System.in);
int n = reader.nextInt();
Random random = new Random();
for(int i=1;i<n+1;i++){
for(;;){
System.out.println("题目"+i+":");
zheng.Zheng();
System.out.print("请输入结果：");
if(zheng.c==3){
Scanner sc=new Scanner(System.in);
String s =new String();
s =sc.nextLine();
if(s.equals(zheng.s)){
z++;
System.out.println("此题正确");
}
else
System.out.println("此题错误，正确答案为："+zheng.s);
}
else{
x =reader.nextInt();
if(x==zheng.result){
z++;
System.out.println("此题正确");
}
else
System.out.println("此题错误，正确答案为："+zheng.result);
}
break;
}
}
int o =(int)(((double)z/(double)n)*100);//计算正确率
System.out.print("完成"+n+"道题，正确数目为："+z+",正确率为：");
System.out.printf("%d",o);
System.out.println("%");
}
}
四则运算简版链接：码云链接
而后来做的过程中，发现不仅仅是这么简单，我们需要考虑到很多东西，包括括号、运算优先级以及多个数字计算的因素等。于是我们卡在这里好长时间，特别是在做栈以及中缀转后缀这块时，我们不知道该如何做下去了。然后我们就查资料以及加上我们两个人的共同思考，终于知道了如何解决括号与计算问题，通过一段时间的努力，最终得出了代码。然而，依旧不是这么简单，我们的代码还是有一些问题，代码如下：
//生成随机数
import java.util.*;
public class RandomNum {
int RandomNum(int x){
int num =(int)(Math.random()*x);
return num;
}
}
//生成随机运算符
import java.util.*;
public class RandomChar {
char RandomChar(){
int num = (int)(Math.random()*4);
switch (num){
case 0:return'+';
case 1:return'-';
case 2:return'*';
case 3:return'÷';
default:return 0;
}
}
}
//生成中缀表达式以及产生题目
import java.util.*;
public class Produce {
void Produce(int n){
RandomNum num = new RandomNum();
RandomChar c = new RandomChar();
Scanner reader = new Scanner(System.in);
String s = "";
String d = "";
String g = "";
String out = "";//最终的中缀表达式
String end = "";//转化后的后缀表达式
int count = 0;//记录做对的题目个数
for(int i=1;i<n+1;i++){
System.out.println("题目"+i+":");
int a = (int)(Math.random()*5+1);
int amount = num.RandomNum(a)+1;//记录随机产生运算符的个数
for(int j=0;j<amount;j++){
s = s+c.RandomChar()+" ";
}
String str[] = s.split(" ");//将字符串转化成字符串数组
for(int z=0;z<str.length;z++){
d = d+num.RandomNum(50)+str[z];
}
d = d + num.RandomNum(50);
switch((num.RandomNum(2))){
case 0:
System.out.println(d+" = ");//输出不带括号的中缀表达式
break;
case 1:
for(int k=0;k<str.length;k++){
g = num.RandomNum(50)+ str[num.RandomNum(str.length-1)] + "(" + num.RandomNum(50) + str[num.RandomNum(str.length-1)] + num.RandomNum(50) + ")" + str[k];
}//在中缀表达式中加入括号
g = g + num.RandomNum(50);
System.out.println(g+" = ");//输出不带括号的中缀表达式
break;
}
out = g;
out = d;
int p = 0;//初始化最终得到的答案
infixToSuffix in = new infixToSuffix();
end = in.infixToSuffix(out);//将中缀表达式转化为后缀表达式
suffixToArithmetic ex = new suffixToArithmetic();
p = (int) ex.suffixToArithmetic(end);//计算后缀表达式的结果
System.out.print("请输入结果：");
int x = reader.nextInt();
if(x==p){
System.out.println("结果正确!");
count++;
}
else{
System.out.println("结果错误，正确结果是："+p);
}
s="";
g="";
d="";
}
int result = (int)(((double)count/(double)n)*100);//计算正确率
System.out.println("总共答题"+n+"道,正确率为："+result+"%");
}
}
//将中缀表达式转化为后缀表达式
import java.util.*;
public class infixToSuffix {
public static String infixToSuffix(String infix) {
Stack<Character> stack = new Stack<Character>();
String suffix = "";
int length = infix.length();
for (int i = 0; i < length; i++) {
Character temp;
char c = infix.charAt(i);
switch (c) {
// 忽略空格
case ' ':
break;
// 碰到'('，push到栈
case '(':
stack.push(c);
break;
// 碰到'+''-'，将栈中所有运算符弹出，送到输出队列中
case '+':
case '-':
while (stack.size() != 0) {
temp = stack.pop();
if (temp == '(') {
stack.push('(');
break;
}
suffix += " " + temp;
}
stack.push(c);
suffix += " ";
break;
// 碰到'*''/'，将栈中所有乘除运算符弹出，送到输出队列中
case '*':
case '/':
while (stack.size() != 0) {
temp = stack.pop();
if (temp == '(' || temp == '+' || temp == '-') {
stack.push(temp);
break;
} else {
suffix += " " + temp;
}
}
stack.push(c);
suffix += " ";
break;
// 碰到右括号，将靠近栈顶的第一个左括号上面的运算符全部依次弹出，送至输出队列后，再丢弃左括号
case ')':
while (stack.size() != 0) {
temp = stack.pop();
if (temp == '(')
break;
else
suffix += " " + temp;
}
// suffix += " ";
break;
//如果是数字，直接送至输出序列
default:
suffix += c;
}
}
//如果栈不为空，把剩余的运算符依次弹出，送至输出序列。
while (stack.size() != 0) {
suffix += " " + stack.pop();
}
return suffix;
}
}
//计算后缀表达式的值
import java.util.*;
public class suffixToArithmetic{
int suffixToArithmetic(String h) {
Stack<Integer>stack = new Stack<Integer>();
String b[] = h.split(" ");//将字符串转化为字符串数组
for(int i=0;i<b.length;i++){
String c = b[i];
if((c.equals("+")||c.equals("-"))||(c.equals("*")||c.equals("÷"))){
int y = stack.pop();
int x = stack.pop();
Caculate z = new Caculate();
stack.push(z.Caculate(x,y,c));//将运算结果重新压入栈
}//是运算符，弹出运算数，计算结果
else{
stack.push(Integer.valueOf(c));
}
}
return stack.pop();//弹出栈顶元素就是运算最终结果
}
}
//判定运算符并进行运算
class Caculate{
int Caculate(int x,int y,String c) {
if (c.equals("+"))
return x + y;
if (c.equals("-"))
return x - y;
if (c.equals("*"))
return x * y;
if (c.equals("/")){
if(x<=y||x==0) return 1;
else return x / y;
}
return 0;
}
}
四则运算链接：码云链接
三、总结分析与运行截图
结对项目总结与分析
我们开始的时候，都没有太注重这个项目，觉得它不难。但是在做起这个项目时，我们就发现自己错了————这个项目并不简单。相反，它还是很复杂的。这也让我们知道了为何它是结对项目了，而不是个人项目。在做这个项目的时候，我们遇到最大的问题就是缺少这一块的知识，所以我们不得不边学边做。因此，在编程中我们遇到了很多问题，包括往中缀表达式加入括号的问题，以及除法计算的问题，遇到左右括号数量不等的情况，遇到括号只括住一个数字或者一个运算符的问题，遇到遇见除法无法输出的问题，遇到无法计算出结果的问题。幸好，我的搭档非常厉害，这些大多数都是我的搭档张智敏解决的，但是依旧有个问题没有解决，就是除法计算问题：
（关于UML图，我们暂时还未弄好，在后面的结对项目中我们会补上）
代码运行截图
四则运算简版运行截图：
四则运算运行截图：
四、结对同伴的评价
在这次项目中，我的搭档张智敏同学是驾驶员的身份，而我是领航员的身份。在这次项目中，我的搭档充分体现了驾驶员的身份，所有代码都是他操控键盘打出来的。并且在遇到问题的时候，他都分析得很仔细认真，所以大多数问题都是他先想出解决办法并最后解决的，所以我认为我的搭档非常棒。在以后的项目中，我们会合作得更好，希望我能帮到我的搭档更多，争取把我们的项目做得更好。