本次作業從布置的第一天我就着手做了，不過基礎較差，並沒有想過怎樣實現相關功能，反正都是一步一步做的。我不知道我花了多少時間在這次作業上，但是在空閑的時候我就在琢磨。（今天大概從下午3點開始沒課，我坐到在電腦前到8點半，先是修改代碼，然后寫完博客的大致內容，沒去跑步，飯也忘了吃，食堂也關了門，第一次感受到了完成作業的喜悅，也感受到了程序員的艱苦╮(╯▽╰)╭真的是到了廢寢忘食的地步）然后回到宿舍接着修改博客修改到宿舍斷電。
博客版式也是參考了同學的，感覺他們的排版與思路都很清晰，我也覺得可以借鑒借鑒o(*￣︶￣*)o
項目簡介：
Coding.net源碼倉庫地址:
https://git.coding.net/francesca/Arithmetics.git
SSH:git@git.coding.net:francesca/Arithmetics.git
測試步驟：
1.進入src文件夾
2.在命令行輸入javac -encoding utf-8 *.java
3.回車再輸入java Main 1000
4.回車，將會在src同級目錄下產生result.txt
一、需求分析
1.程序可從命令行接收一個輸入參數n，然后隨機產生n道加減乘除習題。
2.每個數字在 0 和 100 之間，運算符3到5個。
3.每道習題要包含3-5種運算符。
4.所出的練習題在運算過程中不得出現負數與非整數。
5.將學號與生成的n道練習題及其對應的正確答案輸出到文件“result.txt”中。
6.支持有括號的運算式，包括出題與求解正確答案。算式中存在的括號必須大於2個，且不得超過運算符的個數。
二、功能設計
1.基本功能：
能夠根據用戶輸入的參數n隨機產生n道符合要求的練習題，自動算出答案，並將式子與答案以文檔的形式呈現。
2.擴展功能：
支持有括號的運算式，包括出題與求解正確答案。
支持真分數運算，包括出題與解題正確答案。
（注意，算式中存在的括號必須大於2個，且不得超過運算符的個數。）
三、設計實現
BinaryTree:生成二叉樹，獲取最終表達式,計算並驗證表達式
File：負責產生result.txt文件，並將學號和產生的習題寫入文件
Main：主類，負責接收命令行的參數並啟動程序
Ran:獲取隨機運算符及隨機數
MakeF:生成真分數並計算結果
TreeNode：生成節點，並獲取每個節點的運算結果，並檢驗除法和減法每個運算式添加括號，然后根據去括號法則，去掉多余的子式的括號
四、代碼展示
1.不出現負數與非整數
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();
}
/**
* 整除運算
*/
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.帶括號的表達式
public String toString(){
String Lstr = "", Rstr = "", Str = "";
if(hasChild()){
//右子樹如果有孩子，說明右子樹是一個表達式，而不是數字節點。
if(getRchild().hasChild()){
//判斷左鄰括號的運算符是否為'/'
if(str.equals("÷")){
//獲取右子樹的表達式，保留括號
Rstr = getRchild().toString();
}
//判斷左鄰括號的運算符是否為'*'或'-'
else if(str.equals("*") || str.equals("-")){
//判斷op是否為'+'或'-'
if(getRchild().str.equals("+") || getRchild().str.equals("-")){
Rstr = getRchild().toString();
}
else{
//獲取右子樹的表達式，並且去括號
Rstr = getRchild().toString().substring(1, getRchild().toString().length()-1);
}
}
else{
//右子樹除此之外都是可以去括號的。
Rstr = getRchild().toString().substring(1, getRchild().toString().length()-1);
}
}
else{
Rstr = getRchild().str;
}
//左子樹的情況同右子樹類似
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;
}
//獲取當前的運算式，並加上括號
Str = "(" + Lstr + str + Rstr + ")";
}
else{
//若沒有孩子，說明是數字節點，直接返回數字
Str = str;
}
return Str;
}
3.真分數計算
public String MakeFraction() {
String str = null;
String[] op2 = { "+", "-" };// 存儲連接分數的操作符的數組
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) {// 如果分子大於分母，也就是不是真分數時，交換分子分母，使其變成真分數
int temp = numerator1;
numerator1 = denominator1;
denominator1 = temp;
}
if (numerator1 == denominator1) {// 如果分子剛好等於分母，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數，保證分數形式最簡
denominator1 = denominator1 / gcd1;// 化簡
numerator1 = numerator1 / gcd1;// 化簡
}
String question1 = numerator1 + "/" + denominator1;// 存儲題目
int count = (int) (Math.random() * 2) + 3;// 隨機產生運算符的數目
for (int u = 0; u < count; u++) {// 小於運算符數量時不斷產生分數，不斷計算
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) {// 避免不是真分數
int temp = numerator2;
numerator2 = denominator2;
denominator2 = temp;
}
if (numerator2 == denominator2) {// 如果分子等於分母，重新生成分子
numerator2 = (int) (Math.random() * 20);
}
int gcd2 = gcd(numerator2, denominator2);// 化簡分式，使其最簡
denominator2 = denominator2 / gcd2;
numerator2 = numerator2 / gcd2;
}
int symbol = (int) (Math.random() * 2);// 隨機產生運算符
if (op2[symbol].equals("+")) {// 如果是加號，實現分數加法
if (denominator1 == denominator2) {// 如果兩個分母相同，直接將分子相加
numerator = numerator1 + numerator2;
} else {// 通分，相加
denominator = denominator1 * denominator2;
numerator = numerator1 * denominator2 + numerator2 * denominator1;
}
if (denominator < numerator) {// 如果運算結果不是真分數
u--;// 計數的u減一，也就是重新生成重新計算
} else {// 在給定范圍內的話，通分運算結果
int gcd = gcd(numerator, denominator);
denominator = denominator / gcd;
numerator = numerator / gcd;
question1 += op2[symbol] + numerator2 + "/" + denominator2;// 把題目進行完善
denominator1 = denominator;// 儲存運算結果到denominator1和numerator1
numerator1 = numerator;
}
} else {// 如果是減號，實現減法操作
if (denominator1 == denominator2) {// 分母相同直接分子相減
numerator = numerator1 - numerator2;
} else {// 其他情況，先通分再相減
denominator = denominator1 * denominator2;
numerator = numerator1 * denominator2 - numerator2 * denominator1;
}
if (numerator < 0) {// 如果導致結果小於0了，就重新生成
u--;
} else {// 通分結果化簡
int gcd = gcd(numerator, denominator);
denominator = denominator / gcd;
numerator = numerator / gcd;
question1 += op2[symbol] + numerator2 + "/" + denominator2;
denominator1 = denominator;// 儲存通分結果
numerator1 = numerator;
}
}
}
str = question1 + " = " + numerator + "/" + denominator;
return str;
//System.out.println(question1 + " = " + numerator + "/" + denominator);// 輸出題目和答案
}
4、最大公因數
public int gcd(int x, int y) {// 求最大公因數的函數
if (x == 0) {
return y;
} else {
return gcd(y % x, x);
}
}
五、測試運行
六、PSP
| SP2.1 |
任務內容 |
計划共完成需要的時間(m) |
實際完成需要的時間(m) |
| Planning |
計划 |
1500 |
2000 |
| · Estimate |
· 估計這個任務需要多少時間，並規划大致工作步驟 |
1000 |
1400 |
| Development |
開發 |
1902 |
3323 |
| · Analysis |
· 需求分析 (包括學習新技術) |
90 |
123 |
| · Design Spec |
· 生成設計文檔 |
0 |
0 |
| · Design Review |
· 設計復審 (和同事審核設計文檔) |
0 |
0 |
| · Coding Standard |
· 代碼規范 (為目前的開發制定合適的規范) |
0 |
0 |
| · Design |
· 具體設計 |
300 |
480 |
| · Coding |
· 具體編碼 |
1200 |
2300 |
| · Code Review |
· 代碼復審 |
180 |
300 |
| · Test |
· 測試（自我測試，修改代碼，提交修改） |
132 |
120 |
| Reporting |
報告 |
360 |
380 |
| · Test Report |
· 測試報告 |
300 |
320 |
| · Size Measurement |
· 計算工作量 |
30 |
30 |
| · Postmortem & Process Improvement Plan |
· 事后總結, 並提出過程改進計划 |
30 |
30 |
七、總結
1、最開始的隨機數和隨機符的產生也是琢磨了一小會兒，不過還好，通過百度加深了對java的理解，也更深一步了解了Random類和Math類下的random方法的區別。
2、是對非整數結果的構思，一開始采用的是比較除數和被除數的大小，然后交換數據，這個更改了好多遍，后來發現可以再次隨機產生除了除法以外的運算符，這個花費了好長時間，不過在這個基礎下，我接着沒幾分鍾就完成了非負數的完成。
3、是附加功能中的括號查了很多資料，發現要用中綴轉后綴表達式，用堆棧，這個過程比較容易懂，但是代碼還是挺難明白的，在請教學長得前提下，終於解決了，收獲也很大。
4、關於真分數的部分是在參考同學的代碼中學習到的，也寫了另外的類去測試，完成的比較好。
5、項目大部分功能是在本周三完成的，當時很興奮。不過后來才去看了題目要求，發現要在命令行測試數據，並寫入text文件，看了java教程后發現是File的相關內容，代碼完成的比較好，就是命令行是第一次用，從周四晚上開始就在琢磨為什么我電腦的命令行輸入會出現亂碼，查看了很多博客，沒找到一個成功的，到了周五下午，在學長得幫助下才發現之前的環境變量配置錯了。
6、接着是傳項目，我自己電腦配置好了git和相關的一些公鑰，傳項目也很熟練，不過換了台式電腦后，周五下午又花了一個小時弄公鑰和傳項目，成功傳項目有很多方式，最后發現自己寫的通過git傳到GitHub的博客中的方式最簡單。
總之，通過這次作業，我深刻意識到對java的掌握還不夠，相關算法也是查閱很多博客和書籍才實現的。每晚睡覺都還想着怎么實現非負數和非整數，說真的作業很難，不過收獲很大，這兩周很充實也很疲憊。總之努力就會有收獲，很慶幸自己沒有放棄，我也會繼續努力的ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ。
最后非常感謝您的閱讀，您辛苦啦！