四則運算（c語言實現）
合伙人：魏甫——3118004973 ，溫欽益——3118004975
https://github.com/iamdate/work/tree/master
一.項目及其要求
1.題目：實現一個自動生成小學四則運算題目的命令行程序（也可以用圖像界面，具有相似功能）。
2說明：
自然數：0, 1, 2, …。
-
- 真分數：1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 1’1/2, …。
- 運算符：+, −, ×, ÷。
- 括號：(, )。
- 等號：=。
- 分隔符：空格（用於四則運算符和等號前后）。
- 算術表達式：
e = n | e1 + e2 | e1 − e2 | e1 × e2 | e1 ÷ e2 | (e),
其中e, e1和e2為表達式，n為自然數或真分數。
-
- 四則運算題目：e = ，其中e為算術表達式。
3需求：
- 使用 -n 參數控制生成題目的個數，例如Myapp.exe -n 10將生成10個題目。
- 使用 -r 參數控制題目中數值（自然數、真分數和真分數分母）的范圍，例如
Myapp.exe -r 10
將生成10以內（不包括10）的四則運算題目。該參數可以設置為1或其他自然數。該參數必須給定，否則程序報錯並給出幫助信息。
- 生成的題目中計算過程不能產生負數，也就是說算術表達式中如果存在形如e1− e2的子表達式，那么e1≥ e2。
- 生成的題目中如果存在形如e1÷ e2的子表達式，那么其結果應是真分數。
- 每道題目中出現的運算符個數不超過3個。
- 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。
生成的題目存入執行程序的當前目錄下的Exercises.txt文件，格式如下：
- 四則運算題目1
- 四則運算題目2
……
其中真分數在輸入輸出時采用如下格式，真分數五分之三表示為3/5，真分數二又八分之三表示為2’3/8。
- 在生成題目的同時，計算出所有題目的答案，並存入執行程序的當前目錄下的Answers.txt文件，格式如下：
- 答案1
- 答案2
特別的，真分數的運算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。
- 程序應能支持一萬道題目的生成。
- 程序支持對給定的題目文件和答案文件，判定答案中的對錯並進行數量統計，輸入參數如下：
Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt
統計結果輸出到文件Grade.txt，格式如下：
Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)
Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)
其中“:”后面的數字5表示對/錯的題目的數量，括號內的是對/錯題目的編號。為簡單起見，假設輸入的題目都是按照順序編號的符合規范的題目。
二、所遇困難及解決辦法
1.如何實現隨機運算符和數字？
解：1.1:每道題目中出現的運算符個數不超過3個相當於e=a*b/c+d，其中未知數有4個，運算符最大值為三個。問：如何產出最多含4個數字的題目
1.2:經百度得可使用random（）函數隨機生成數字及運算符，后使用switch語句判斷生成題目類型。待續~
2.如何進行計算？
解：2.1:題目中所有參數為隨機，只有生成后的題目為已知。問：如何讀取已知的題目，並進行計算測試？
2.2:第一次測試：采用數組儲存題目，利用switch語句判斷運算符。結果：失敗，運算符多，計算式復雜，數組可能太少。
2.3:第二次測試：經詢問，采用鏈表方式，編寫逆波蘭式將中綴表達式轉為后綴表達式進行計算。結果：成功，一般情況下中綴表達式計算比較復雜，但將其轉為后綴表達式簡潔很多，創建兩個棧，一個存放操作數，一個存放運算符，計算時將其拿出。
3.如何將程序寫進文件
解：3.1:由於之前用java寫個人項目的緣故，得知了io數據流，但c和java用法不一，故前去學習。后用fprintf（）將生成表達式一並寫入文件，再將答案數組也寫入文件1。
三、關鍵代碼
1.中綴轉后綴並計算
void qiuzhi(char *bds)//中轉后並求值
{ FILE *fp;
int i = 0;
stack *ysf = (stack*)malloc(sizeof(stack));//為表達式開辟一個stack
ysf->size = 0;
float num[50];//用於求值的數組
int numpos = 0;//用於求值的數組位置，因使用較少為提高效率選擇數組
printf("后綴表達式為:");//附加
while (bds[i] != '=')
{
if (bds[i] == '\0')
{
printf("表達式應該有=");
return;
}
if (bds[i] <= '9'&&bds[i] >= '0')//轉化數字
{
num[++numpos] = 0;
while (bds[i] <= '9'&&bds[i] >= '0')
{
num[numpos] *= 10;
num[numpos] += (bds[i] - '0');
++i;
}
if (bds[i] == '.')
{
double f_car = 0.1;//定義基數
++i;
while (bds[i] <= '9'&&bds[i] >= '0')
{
num[numpos] += ((bds[i] - '0')*f_car);
f_car *= 0.1;
++i;
}
}//計算小數點
}
else
{
if (empty(ysf))
push(ysf, bds[i]);
else
{
if (bds[i] == '(')
push(ysf, bds[i]);
else if (bds[i] == ')')
{
while (top(ysf) != '(')
{
reckon(&num[numpos - 1], num[numpos], top(ysf));
printf("%c", pop(ysf));
--numpos;
}
pop(ysf);//彈出右括號
}
else
{
while (compare(bds[i])<=compare(top(ysf)))
{
reckon(&num[numpos - 1], num[numpos], top(ysf));
printf("%c", pop(ysf));
--numpos;
}
push(ysf, bds[i]);
}
}
++i;
}
}
while (!empty(ysf))
{
reckon(&num[numpos - 1], num[numpos], top(ysf));
printf("%c", pop(ysf));
--numpos;
}
fopen("/練習程序/answer.txt","w+");
printf("\n運算結果為:%.2f\n", num[1]);
fprintf(fp,"%.2f\n",num[1]);
}
void reckon(float *a, float b, char c)//用於將兩數字合並,前數傳地址
{ //表達式運算定義
int t;
if (c == '-')
{ if(*a<b)//非負
{ t=*a;*a=b;b=t;}
(*a)-=b;
}
else if (c == '+')
{
(*a) += b;
}
else if (c == '*')
{
(*a) *= b;
}
else
if(b!=0)
(*a) /= b;
}
2.分數運算
void qiuzhi1(int a,int b,int c,int d,char s)
{ int x,y,t,m;
float p,q;//中間數
int re1,re2,u;//分子分母
x=getGcd(a,b);//對a,b約分
a/=x;
b/=x;
y=getGcd(c,d);//對c,d約分
c/=y;
d/=y;
FILE *fp=fopen("/練習程序/subject.txt","w+");//讀寫文件位置
switch(s)//選取運算符
{
case '+':
re1=a*d+c*b;
re2=b*d;
t=getGcd(re1,re2);
re1/=t;
re2/=t;
printf("%d/%d + %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
fprintf(fp, "%d/%d + %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
break;
case '-':
p=a/b;
q=c/d;
if(p<q)//判斷結果不為負
{
u=a;
a=c;
c=u;
u=b;
b=d;
d=u;
}
re1=a*d-c*b;//結果分子的運算
re2=b*d;
t=getGcd(re1,re2);//約分
re1/=t;
re2/=t;
printf("%d/%d - %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
fprintf(fp, "%d/%d - %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
break;
case '*':
re1=a*c;
re2=b*d;
t=getGcd(re1,re2);
re1/=t;
re2/=t;
if(a==0||c==0)//有分數為0時
{
printf("%d/%d * %d/%d=0",a,b,c,d);
fprintf(fp, "%d/%d * %d/%d=0",a,b,c,d);
}
else
printf("%d/%d * %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
fprintf(fp, "%d/%d * %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
break;
case '/':
re1=a*d;
re2=b*c;
t=getGcd(re1,re2);
re1/=t;
re2/=t;
if(a==0)
{printf("%d/%d / %d/%d=0",a,b,c,d);//結果為0
fprintf(fp, "%d/%d / %d/%d=0",a,b,c,d);
}
else{
printf("%d/%d / %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
fprintf(fp, "%d/%d / %d/%d=%d/%d\n",a,b,c,d,re1,re2);
}
}
}
3.讀取題目信息
void creat1(int num,int r)
{
char a[]={'+','-','*','/'};
int X,c,t;
int i,j,b,count;
int x,y,x1,y1,z,e;
int n=sizeof(a);
srand(time(NULL));
FILE *fp = NULL;//打開文件
fp = fopen("/練習程序/test.txt", "w+");
for(j=0;j<num;j++)
{ x=rand()%r;
y=rand()%r;
x1=rand()%r;
y1=rand()%r;
z=rand()%r;
X=rand()%4;
i=rand()%n;
b=rand()%n;
c=rand()%n;
x!=y;
switch(X)//控制符號數
{ case 0:
printf("第%d題：%d%c%d= \n",j+1,x,a[i],y);
fprintf(fp, "%d%c%d= \n",x,a[i],y);
break;
case 1:
printf("第%d題：%d%c%d%c%d= \n",j+1,x,a[i],y,a[b],z);
fprintf(fp, "%d%c%d%c%d= \n",x,a[i],y,a[b],z);
break;
case 2:
fprintf(fp, "%d%c%d%c%d%c%d= \n",x,a[i],y,a[b],x1,a[c],z);
printf("第%d題：%d%c%d%c%d%c%d= \n",j+1,x,a[i],y,a[b],x1,a[c],z);
break;
}
}
fclose(fp);
}
void save()
{ stack *p;
char bds[50];
FILE *fx;//讀取文件
int line,i;
if((fx = fopen("/練習程序/test.txt","r")) == NULL)
{
printf("error\n");
exit (1) ;
}
char buf[1024];
for (i = 0; i < 1024; i++)
{ while(fgets(bds,50,fx) != NULL)//輸出文件
{
line = strlen(bds);
bds[line-1] = '\0'; /*去掉換行符*/
printf("%s \n",bds);
qiuzhi(bds);
}
fclose (fx);
}
}
4.主函數
int main()
{
int num1,num2,m,n,r,type;
printf("請選擇輸出類型：1or2");
scanf("%d\n",&type);
if(type==1)
{ printf("請輸入生成題目數量: ");
scanf("%d \n",&num1);
printf("請輸入分子分母取值范圍: ");
scanf("%d %d",&m,&n);
creat2(num,m,n);
}
else if(type==2)
{
printf("請輸入生成題目數量: ");
scanf("%d \n",&num2);
printf("請輸入取值范圍: ");
scanf("%d %d",&r);
creat1(num,r);
save();//輸出答案
}
return 0;
}
四、測試
1.分數計算
2.文件生成
五、psp表格
六、總結
魏甫：這次的項目不能說是很完美的運行，由於基礎較差，在經過很多天的學習，實驗下，我們僅僅只是完成了個大概，我在我們隊伍里是負責測試，審核代碼。為了讓代碼更加美觀好看，我將代碼整體結構改正了一下，導致我們總體的程序出現了bug，例如整數有時會運行不出，但調試卻沒有問題。這是我的責任，同時對我來說這個項目並沒有結束，之后我會仔細檢查debug，讓它更完美些。最后一次總結會議上我們在總結自己收獲的同時，也互相反思自己在項目上出現了什么問題，有什么不足之處。我們的問題主要有：溝通不到位，由於第一次進行結對項目，難免會有些個人思想，在反思過程中，明顯發現，函數中參數設置和定義有很大區別，這讓我們不得不去仔細對照查看代碼含義。也告訴我在下次結對時，一定一定要在一開始就定好函數和參數的各類功能和類型，提高效率，節省時間。這次的結對對我們來說是一個很好的經歷，彌足珍貴。
溫欽益：這次的結對項目，一開始看到題目感覺並不是很難，等到和同伴開始對題目的各個要求完成代碼時，才感受到了題目中復雜的地方。我們首先先確定了使用的語言，由於沒有對其他語言的學習，故選擇了C語言。在完成要求的過程中，我們首先開了個會，先各自完成自己認為能完成的部分。然后把對方的代碼發出來一起審核，進行測試。在判斷運算符優先級時，意識到要運用數據結構的內容時，又抽出了時間去復習。除此，我們是第一次做結對項目，，在討論和交流時出現來了偏差。原因是函數定義及參數設置不一，想法未溝通好。在其他的一些功能要求上，由於我們的能力有限，只能完成一部分內容。另外，在交流代碼的過程中，學習到了代碼的規范的重要性，寫的時候要想到如何寫才能讓對方也能理解你的意思。最后，此次結對項目讓我們有了交流的對象，不再是自己一個人的苦思冥想，我們能分享自己遇到的困難，分享自己的經驗，讓我收獲到了許多。