java實現隨機四則運算

使用JAVA編程語言，獨立完成一個包含3到5個數字的四則運算練習,軟件基本功能要求如下：

• 程序可接收一個輸入參數n，然后隨機產生n道加減乘除練習題，每個數字在 0 和 100 之間，運算符在3個到5個之間。
• 為了讓小學生得到充分鍛煉，每個練習題至少要包含2種運算符。同時，由於小學生沒有分數與負數的概念，你所出的練習題在運算過程中不得出現負數與非整數，比如不能出 3/5+2=2.6，2-5+10=7等算式。
• 練習題生成好后，將你的學號與生成的n道練習題及其對應的正確答案輸出到文件“result.txt”中，不要輸出額外信息，文件目錄與程序目錄一致。
• 當程序接收的參數為4時，以下為輸出文件示例。

2018010230
13+17-1=29
11*15-5=160
3+10+4=1
15/5+3-2=4

Github項目地址：

https://github.com/dushik/Athmetic

需求分析：

• 通過程序接受一個數字，產生N道加減乘除練習題。
• 判斷傳入參數是否合法
• 每個數字在0-100之間，運算符3-5個
• 運算過程不能出現負數和非整數
• 計算練習題
• 所有信息輸出到txt文件

功能設計：

• 編寫主函數
• 編寫輸入是否合法函數
• 隨機生成運算式
• 編寫計算運算式函數
• 結果寫入txt輔助類

設計實現：

• 編寫主函數並通過命令行接收參數
• 判斷傳入參數是否合法
• 隨機選擇加減乘除運算符
• 根據產生運算符的個數生成一定運算數的運算式並存入List集合
• 當隨機產生的運算符是“/”時，判斷被除數是否能整除除數，如果不能，隨機產生能夠被整除的除數。
• 遍歷List集合通過函數計算集合中每個運算式的結果
• 編寫寫入txt文件函數

測試運行：

核心代碼：

隨機產生num個運算式,並將產生的運算式存入List集合

char[] operator=new char[]{'+','-','*','/'};
Random random=new Random();
ArrayList<String> expression=new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<num;i++){
	int n=random.nextInt(3)+3; //3-5個運算符
	int[] number=new int[n+1]; 
	String ex=new String();
	for(int j=0;j<=n;j++){
		number[j]=random.nextInt(100)+1; //4-5個數字
	}
	for(int j=0;j<n;j++){
		int s=random.nextInt(4);//隨機選擇某個運算符
		ex+=String.valueOf(number[j])+String.valueOf(operator[s]);///5+4+6+9
		if(s==3){number[j+1]=decide(number[j],number[j+1]);}
	}
	ex+=String.valueOf(number[n]);
	expression.add(ex);
}

當被除數不能整除除數時，隨機生成能夠整除的除數

/**
 * 隨即取x,y為1-100之間，x可以整除y的y值
 * @param x
 * @param y
 * @return
 */
private static int decide(int x,int y){//通過遞歸實現整除
	Random random=new Random();
	if(x%y!=0){
		y=random.nextInt(100)+1;
		return decide(x,y);
	}
	else{
		return y; 
	}
}

通過javascript的eval函數計算字符串內的運算式

/**
 * 計算每個等式的結果，並返回運算式
 * @param arrayList 
 * @return arrayList
 */
static ScriptEngine jse = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");  
private static ArrayList<String> calculate(ArrayList<String> arrayList){
	ArrayList<String> ArithExpress=new ArrayList<String>();
	for(String ax:arrayList){
		try {
			ax=ax+"="+jse.eval(ax);
			System.out.println(ax);
			ArithExpress.add(ax);
		} catch (ScriptException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}
	return ArithExpress;
}

總結：

本程序的主要難點在於運算式的隨機生成和運算式的計算，后者借助於Javascript的eval函數通過求解字符串內的運算式得到解決，編程重點解決隨機生成運算式部分

PSP:

PSP	任務內容	計划完成需要的時間（min）	實際完成需要的時間（min）
	計划	10	12
Estimate	需求分析，函數實現	10	10
	開發	30	30
Analysis	需求分析	5	10
Design Spec	設計	5	5
Design Review	設計復審	2	2
Design	具體設計	5	5
Coding	具體編碼	20	20
Code Review	代碼復審,查找語法錯誤	2	2
Test	測試	5	5
	報告	10	10
Test Report	經測試，程序編譯正確，運行結果正確，完全符合要求	2	2
Size Measurement	由於程序功能較為簡單，需求分析的工作量很小，故本次實驗的主要工作主要在於編程	2	2
Postmortem	對於此程序，計算部分還有大的改進空間，可以采用將中綴表達式轉換為后綴表達式，通過正則判斷運算符優先級來實現算式的結果，而不是另辟他法調用Javascript函數	2	2