結對編程項目-四則運算

什么是結對編程？

引用《構建之法》-4.5.2

在結對編程模式下，一對程序員肩並肩地、平等地、互補地進行開發工作。兩個程序員並排坐在一台電腦前，面對同一個顯示器，使用同一個鍵盤，同一個鼠標一起工作。他們一起分析，一起設計，一起寫測試用例，一起編碼，一起單元測試，一起集成測試，一起寫文檔等。

結對編程不是程序開發者獨到的發明，在現實生活中，也存在着類似的搭檔關系（Partnership）：

• 越野賽車（駕駛，領航員）
• 駕駛飛機（駕駛，副駕駛）
• 戰斗機的編組（長機，僚機）

...

結對編程中有兩個角色：

• 駕駛員（Driver）是控制鍵盤輸入的人。
• 領航員（Navigator）起到領航、提醒的作用。

這兩個角色是可以互換的。和現實生活中的例子類似，一個人負責具體的執行（駕駛，用鍵盤編輯程序等），另一人負責導航、檢查、掩護等。

詳見：鄒老師博客

准備

花5分鍾選擇自己的結對小伙伴。

需求

實現一個命令行程序，要求：

• 自動生成小學四則運算題目(加、減、乘、除)
  • 支持整數
  • 支持多運算符（比如生成包含100個運算符的題目）
  • 支持真分數
• 統計正確率

例如以下的運行示例：

請輸入要生成的題目數：<輸入6>

題目1：
3 + 4 = <輸入7>
正確！

題目2：
5 ÷ 8 = <輸入5/6>
錯誤，正確答案為：5/8

題目3：
2/3 - 1/5 = <輸入7/15>
正確！

題目4：
1/6 * 3/7 = <輸入3/42>
正確！

題目5：
10 - 5 * 4 = <輸入20>
錯誤，正確答案為：-20

題目6：
(1/3 + 1/2) * 11/20 = <輸入55/120>
錯誤，正確答案為：11/24

完成6道題目，正確率為50%

HINTS：

如何對表達式求值，請參考：

• 逆波蘭表示法
• 調度場算法
  • http://hczhcz.github.io/2014/02/27/shunting-yard-algorithm.htm
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Shunting-yard_algorithm

擴展需求

• 文件：

  • 處理生成題目並輸出到文件
  • 完成題目后從文件讀入並判題

• 多語言支持：簡體中文, 繁體中文, English

• 生成題目去重
  引用自：http://www.cnblogs.com/jiel/p/4810756.html

  程序一次運行生成的題目不能重復，即任何兩道題目不能通過有限次交換+和×左右的算術表達式變換為同一道題目。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重復的題目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重復的題目。3+(2+1)和1+2+3這兩個題目是重復的，由於+是左結合的，1+2+3等價於(1+2)+3，也就是3+(1+2)，也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重復的兩道題，因為1+2+3等價於(1+2)+3，而3+2+1等價於(3+2)+1，它們之間不能通過有限次交換變成同一個題目。

更多參考

http://www.cnblogs.com/xinz/p/3803035.html

要求

• 第一周（2017-5-14 23:59截止）輸出階段總結博客

  • 需求分析
  • 設計思路
  • 整數/多運算符（題目生成/題目運算判題）
  • JUnit測試
  • 擴展需求

• 第二周（2017-5-21 23:59截止）輸出整體總結博客

  • 設計思路
  • 真分數（題目生成/題目運算判題）
  • JUnit測試
  • 擴展需求

• 如第一周完成比較輕松，可繼續完成第二周內容，不必等

• 博客（兩周都需要輸出以下完整內容）

  • 結對編程的兩位同學須各自發表博客
  • 博客需描述各環節的輸出，如：
    • 需求分析（描述自己對需求的理解，以及后續擴展的可能性）
    • 設計思路（同時輸出UML類圖）
    • 實現過程中的關鍵代碼解釋
    • 測試方法
    • 運行過程截圖
    • 代碼托管地址
    • 遇到的困難及解決方法
  • 對結對的小伙伴做出評價（重點指出需要改進的地方）
  • 博客內容中如需展示兩人的共同成果，請進行說明
  • 如有參考或引用的設計、實現，請進行說明

• PSP

  • 實現之前先在PSP中預估時間

  • 實施后各個環節實際花費多少時間也請做記錄

  • 表中有一項： Estimate 指的“預估”這個活動，“預估時間”也是一項任務。

    • 例如：我估計自己需要花30分鍾來估算出整個項目需要多少時間完成，結果我花了20分鍾估算出整個項目需要6個小時完成。Estimate這一項應該在“預估耗時”填寫30分鍾，實際耗時填寫“20”分鍾。

  • 一級和二級活動的包含關系：

    • Planning 這個一級活動包含了1個二級活動（Estimate）
    • Development 這個一級活動包含了8個二級活動
    • Reporting 這個一級活動包含了3個二級活動

  • 大家在記錄時間的時候， 只用記錄二級活動， 然后把總數加了， 就是相應的一級活動的時間

  • 這個時間的長短並不會對分數有直接影響，這是為了大家自己總結。

PSP2.1	Personal Software Process Stages	預估耗時（分鍾）	實際耗時（分鍾）
Planning	計划
· Estimate	· 估計這個任務需要多少時間
Development	開發
· Analysis	· 需求分析 (包括學習新技術)
· Design Spec	· 生成設計文檔
· Design Review	· 設計復審 (和同事審核設計文檔)
· Coding Standard	· 代碼規范 (為目前的開發制定合適的規范)
· Design	· 具體設計
· Coding	· 具體編碼
· Code Review	· 代碼復審
· Test	· 測試（自我測試，修改代碼，提交修改）
Reporting	報告
· Test Report	· 測試報告
· Size Measurement	· 計算工作量
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后總結, 並提出過程改進計划
	合計

打分細則

• 本次作業滿分100分

• 不按時交作業，0分

• 越期一周不交作業，倒扣本次作業分數

• 作業檢查項：

  • 正確生成題目 10分
  • 正確判題 10分
  • 真分數支持 10分
  • 正確率統計 5分
  • 測試 10分
  • 擴展需求
    • 生成題目並輸出到文件 5分
    • 完成題目后讀入文件判題 5分
    • 支持多語言 5分
    • 支持生成題目去重 5分
  • 博客
    • 基礎分（按時提交）5分
    • PSP表格 5分
    • 需求分析 5分
    • 設計思路 5分
    • 實現過程中的關鍵代碼解釋 5分
    • 遇到的困難及解決方法 5分
    • 對結對小伙伴做出評價 5分

• 附加分：在作業過程及時反饋，提供建議被采納可追加附加分，最高不超過10分

• 嚴禁抄襲，違反者列入抄襲作業者的曝光台

參考建議

以下只是作為參考的建議，不是要求，同學們可以提出自己的想法和設計，體現在自己的博客中

• 大概功能划分

  • 題目生成
    • 可獨立使用
    • 考慮可擴展支持配置生成不同難度的題目，比如通過參數指定：
      • 運算符個數范圍
      • 運算符限定（小學一年級題目只生成 + - 題目）
  • 題目合法性判斷
    • 可獨立使用
    • 可用於測試生成題目的正確性
    • 可用於以下輸入的合法性檢測
  • 題目運算（判題）
    • 可獨立使用
    • 轉換為后綴表達式（當然你也可以直接計算中綴表達式）
  • 題目去重
    • 可獨立使用
    • 考慮支持不同的去重級別，比如：
      • Level 0：字符串相同算重復 -- 1 + 2,2 + 1 算不同題目
      • Level 1：滿足交換律算重復 -- 1 + 2,2 + 1 算相同題目
      • Level ...
      • Level n: 參考以上 擴展需求

• 測試

  • 題目生成測試
    • 最直接的就是人肉看輸出是否合法
      • 效率低
      • 容易出錯
    • 題目合法性判定程序
      • 自動化
      • 如何測試自己的判定程序是准確無誤的？
  • 題目運算測試

    • 正確性測試

      • 手動准備題目
      • 利用題目生成程序
      • 利用第三方運算工具做運算結果對比，比如Linux bc

    • 錯誤處理測試， 比如輸入以下非法表達式，能否正常工作：

      • "2394809+sdk*fsdjsakldf-"
      • "+2 3 4 ***"
      • ""
      • ...
  • 壓力測試
    • 生成100個、1000個運算符題目
    • 運算100個、1000個運算符題目
    • 生成100萬道題目需要多長時間
    • 運算100萬道題目需要多長時間