一、题目：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

功能：

1. 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如

Myapp.exe -n 10，将生成10个题目。【已实现】

2. 使用 -r 参数控制题目中数值(自然数、真分数和真分数分母)的范围，例如

Myapp.exe -r 10，将生成10以内(不包括10)的四则运算题目。该参数可以设置为1或其他自然数。该参数必须给定，否则程序报错并给出帮助信息。【已实现】

3. 生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1 − e2的子表达式，那么e1 ≥ e2。【减法未实现】

4. 生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式，那么其结果应是真分数。【已实现】

5.每道题目中出现的运算符个数不超过3个。【已实现】

6. 程序一次运行生成的题目不能重复，即任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目。

生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件，格式如下：

1. 四则运算题目1

2. 四则运算题目2

……

其中真分数在输入输出时采用如下格式，真分数五分之三表示为3/5，真分数二又八分之三表示为2’3/8。【检测重复部分未实现】

7. 在生成题目的同时，计算出所有题目的答案，并存入执行程序的当前目录下的Answers.txt文件，格式如下：

1. 答案1

2. 答案2

特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。【已实现】

8. 程序应能支持一万道题目的生成。【已实现】

9. 程序支持对给定的题目文件和答案文件，判定答案中的对错并进行数量统计。【未实现】

二、设计实现

1. 数值生成

题目要求生成的数要带上分数，设计方面是通过随机产生分子和分母的整数值两数相除，然后进行有关分数方面的操作，例如约分，假分数化为带分数和分数之间运算等操作，最后转化为字符输出。这些方法用一个分数类Fraction()来保存。

2. 算术表达式生成

题目要求不超过三个运算符，所设计时则通过生成一个随机数，然后进行循环随机数运算，通过另生成一个随机数进行switch选择生成随机运算符且再生成一个随机数控制运算符个数随机，每次循环用字符保存，从而循环生成一个字符算式，再用一个字符数组循环保存每个算式，最后再进行输出。其中，用num、max分别控制生成的算式题目数及数值范围，以达到控制题目目的。

三、用户使用说明

举例：

-n   [数值]     使用 -n 参数控制生成题目的个数。

-r   [数值]     使用 -r 参数控制题目中数值(自然数、真分数和真分数分母)的范围。

四、关键代码

1. 分数生成

1 packagearithmetic;2 /**

3 *4 *@authorAdministrator5 */

6

7 public classFraction {8 private int a; //分子

9 private int b; //分母

10

11 publicFraction(String string) {12 string =string.trim();13 int char1 = string.indexOf("'");14 int char2 = string.indexOf("/");15 if (char1 != -1) { //数字为带分数

16 int z = Integer.valueOf(string.substring(0, char1));17 b = Integer.valueOf(string.substring(char2 + 1));18 a = z * b + Integer.valueOf(string.substring(char1 + 1, d));19 } else if (char2 != -1) { //数字为真分数

20 b = Integer.valueOf(string.substring(char2 + 1));21 a = Integer.valueOf(string.substring(0,char2));22 } else { //数字为整数

23 a =Integer.valueOf(string);24 b = 1;25 }26 build(a, b);27 }28 public Fraction(int a, intb) {29 build(a, b);30 }31

32 //数字形式转换为字符串形式

33 publicString toString() {34 if (b == 1) {35 returnString.valueOf(a);36 } else{37 int i = a /b;38 if (i != 0) {39 return String.format("%d'%d/%d", i, a - b *i, b);40 } else{41 return String.format("%d/%d", a, b);42 }43 }44 }45

46 //给定分子分母构造分数

47 private void build(int a, intb) {48 if (b == 0) {49 throw new RuntimeException("分母不能为0");50 }51 int c =comfactor(a, b);52 this.a = a /c;53 this.b = b /c;54 }55

56 //公约数

57 private int comfactor(int a, intb) {58 int mod = a %b;59 return mod == 0 ?b : comfactor(b, mod);60 }61

62 //a + b

63 publicFraction add(Fraction fraction) {64 return new Fraction(this.a * fraction.b + fraction.a * this.b, this.b *fraction.b);65 }66

67 //a - b

68 publicFraction subtraction(Fraction fraction) {69 return new Fraction(this.a * fraction.b - fraction.a * this.b, this.b *fraction.b);70 }71

72 //= a x b

73 publicFraction multiplication(Fraction fraction) {74 return new Fraction(this.a * fraction.a, this.b *fraction.b);75 }76

77 //a/b

78 publicFraction division(Fraction fraction) {79 return new Fraction(this.a * fraction.b, b *fraction.a);80 }81

82 public doublegetDouble() {83 return a /b;84 }85

86 }

2. 表达式生成及计算(仅显示带分数部分)

1 packagearithmetic;2

3 importjava.util.Random;4

5 importjavax.script.ScriptEngine;6 importjavax.script.ScriptEngineManager;7 importjavax.script.ScriptException;8

9

10 //带真分数四则运算

11 public classcreateQuestion1 {12 public voidtestQuestion(String num,String max) {13 fileUnit fileunit=newfileUnit();14 int num1=Integer.parseInt(num);15 int max1=Integer.parseInt(max);16 String result=null;17 String operator1=null;18 String txt=null;19 String txt1=null;20 intoperator,operatorNum;21 //int[] a=new int[10000];

22 Fraction [] arr=new Fraction[10000];23 Fraction [] arr1=new Fraction[4];24 String [] Result = new String [10000];25 System.out.println("生成的带真分数四则运算试题为：");26

27 for(int j=1;j<=num1;j++) {28 //a[0]=(int)(Math.random()*max1);29 //result=a[0]+"";

30 result=null;31 Random c = newRandom();32 Random d = newRandom();33 Fraction e = new Fraction(c.nextInt(max1)+1,d.nextInt(max1)+1);34 arr1[0]=e;35 operatorNum=(int)(Math.random()*max1%4);36 while(operatorNum==0) {37 operatorNum=(int)(Math.random()*max1%4);38 }39 for(int i=1;i

42 Fraction b = new Fraction(c.nextInt(max1)+1,d.nextInt(max1)+1);43 operator=(int)(Math.random()*max1%4);44 switch(operator) {45 case 0:operator1="+";arr1[i]=arr1[i-1].add(b);break;46 case 1:operator1="-";arr1[i]=arr1[i-1].subtraction(b);break;47 case 2:operator1="*";arr1[i]=arr1[i-1].multiplication(b);break;48 case 3:operator1="/";arr1[i]=arr1[i-1].division(b);break;49 }50 if(i==1) {51 result="("+e+")"+operator1+"("+b+")"+"";52 }53 else{54 result="("+result+")"+operator1+"("+b+")"+"";55 }56 }57 arr[j]=arr1[operatorNum];58 System.out.println("题目"+j+":"+"result="+result);59 if(txt==null) {60 txt="result="+result+"\n";61 }62 else{63 txt=txt+"result="+result+"\n";64 }65 Result[j]=arr[j]+"";66 if(txt1==null) {67 txt1="result="+Result[j]+"\n";68 }69 else{70 txt1=txt1+"result="+Result[j]+"\n";71 }72 } //下面注释部分因为没有考虑优先级而出现错误，未实现。73 /*

74 ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();75 ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("js");//可以通过这个来调用JS模块的函数76 for(int k=1;k<=num1;k++) {77 Object result2;78 try {79 result2 = engine.eval(Result[k]);80 if(txt1==null) {81 txt1="result="+result2+"\n";82 }83 else {84 txt1=txt1+"result="+result2+"\n";85 }86

87 } catch (ScriptException e) {88 // TODO Auto-generated catch block89 e.printStackTrace();90 }91 }92 */

93 String fileName="c:\\Exercises.txt";94 System.out.println("练习题目已生成，存储路径为："+fileName);95 fileunit.WriteTextFile(fileName,"题目"+"\n");96 fileunit.WriteTextFile(fileName, txt);97 String fileName1="c:\\Answers.txt";98 System.out.println("练习题目答案已生成，存储路径为："+fileName1);99 fileunit.WriteTextFile(fileName1,"答案"+"\n");100 fileunit.WriteTextFile(fileName1, txt1);101

102 }103 }

五、测试运行结果截图

结果出来的时候有些bug，上面有说明。

五、PSP

PSP2.1

Personal Software Process Stages

预估耗时(分钟)

实际耗时(分钟)

Planning

计划

35

45

· Estimate

· 估计这个任务需要多少时间

35

45

Development

开发

930

1290

· Analysis

· 需求分析 (包括学习新技术)

70

120

· Design Spec

· 生成设计文档

25

25

· Design Review

· 设计复审 (和同事审核设计文档)

40

80

· Coding Standard

· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)

25

25

· Design

· 具体设计

70

110

· Coding

· 具体编码

600

780

· Code Review

· 代码复审

50

50

· Test

· 测试(自我测试，修改代码，提交修改)

50

100

Reporting

报告

90

90

· Test Report

· 测试报告

25

25

· Size Measurement

· 计算工作量

15

15

· Postmortem & Process Improvement Plan

· 事后总结, 并提出过程改进计划

50

50

合计

1055

1425

六、经验小结

这次四则运算作业做的并不成功，基本功能部分已实现，有些关键部分没有实现。主要原因是没有做好充分的准备和思考不够周到。在计算结果的时候直接用循环去做，导致了没有考虑运算符号的优先级，直接从左往右进行运算，所以得出了错误的结果。检测出错误之后，虽然考虑到了用栈的方式去计算结果，但是因为要花费很长时间研究而且没有充分准备，所以没时间修改。

邹庭和主要负责算数表达式的生成和计算，我主要负责数值中分数的设定和生成，通过这次编程我体会到了这次的编程要用到以前学的知识，例如数据结构，数据结构主要内容是关于数据的不同存储方式，应用很广泛。这次因为最后才想到数据结构的栈，导致准备并不充分，最后结果出现了错误。

经过反思之后，我们意识到“never stop coding”的重要性，平常代码还是要练的，以前的知识还是要回顾一下的，希望在以后的编程中能再提高自己。