结对项目--四则运算生成器（Java） 刘彦享+龙俊健

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结对项目--四则运算生成器（Java）

GitHub地址

合作者 刘彦享（3118005010） 龙俊健（3118005011）

https://github.com/LYX708194/calculate

一、项目简介

说明

自然数：0, 1, 2, …。

真分数：1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 1’1/2, …。
运算符：+, ?, ×, ÷。
括号：(, )。
等号：=。
分隔符：空格（用于四则运算符和等号前后）。
算术表达式：
e = n | e1 + e2 | e1 ? e2 | e1 × e2 | e1 ÷ e2 | (e),

其中e, e1和e2为表达式，n为自然数或真分数。

四则运算题目：e = ，其中e为算术表达式。

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。 （完成）

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。（完成）

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。 （完成）

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。 （完成）

5. 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。 （完成）

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。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。3+(2+1)和1+2+3这两个题目是重复的，由于+是左结合的，1+2+3等价于(1+2)+3，也就是3+(1+2)，也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重复的两道题，因为1+2+3等价于(1+2)+3，而3+2+1等价于(3+2)+1，它们之间不能通过有限次交换变成同一个题目。 （完成）

7. 生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件。 （完成）

8. 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。（完成）

9. 程序应能支持一万道题目的生成。 （完成）

10. 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，输入参数如下：Myapp.exe -e .txt -a .txt，统计结果输出到文件Grade.txt，格式如下：
    Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)
    Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)
    其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量，括号内的是对/错题目的编号。为简单起见，假设输入的题目都是按照顺序编号的符合规范的题目。（完成）

二、PSP表格

三、思路

运算式的生成采用了随机生成的方法，另外计算结果采用了将中缀表达式转换成后缀表达式再用栈求。
对于式子的重复功能，采用set的不可重复性。一开始是用一定的规则对式子进行求hash值存进set中，后面发现额外消耗性能太大了，所以后面决定直接把答案当作hash存进set中，宁可错杀，不可放过，每次获得结果将其存入其中，如果添加失败则重复了，则重新生成式子。
其他功能要求则在具体实现进行约束，如不产生负数，真分数等等。

四、设计实现过程

根据需求对功能进行分割，一共有四个功能，分别为：

• -r 生成运算式的数值范围
• -n 生成运算式的数目
• -e 检查运算结果的题目文件
• -a 检查运算结果的答案文件

其中 -r 和 -n 两个功能必须一起实现， -e 和 -a 两个功能也必须一起实现

即可把这些功能分为两类

• 一类是生成运算式子，即-r和-n功能实现
• 一类是检查答案功能，即-e和-a功能实现

五、主要代码说明

• 生成式子（中缀表达式）

    /**
     * 生成式子
     * @param p 生成数的范围
     * @return 返回str[]数组，str[0]是假分数形式，str[1]是正常形式
     */
    public static String[] getVal(int p){

        String[] s = new String[2];

        //操作数
        Operation[] ops = new Operation[4];
        for (int i = 0; i  60){
            //分母默认在20以内
            int fenMu = (int) (Math.random()*(20));
            if (fenMu 

• 计算

    /**
     * 计算
     * @param poland
     * @return
     */
    public static String calculate(String poland){

        Stack stack = new Stack();
        String result = "";

        String[] split = poland.split("\\s+");
        for (int i = 0; i  b ? a : b;//两个数字的大值
            d = a 

• 两个功能的实现

    /**
     * 生成题目
     * @param n 生成题目的个数
     * @param r 生成题目中值的范围
     */
    public static void generateFormulas(int n,int r) throws Exception {
        BufferedWriter exercises = FileUtil.getFileOutputStream("./Exercises.txt");
        BufferedWriter answers = FileUtil.getFileOutputStream("./Answers.txt");
        for (int i = 0; i  right = new ArrayList();
            //存储答案错误的题目的序号
            List wrong = new ArrayList();
            while ((formula=exercise.readLine())!=null){
                //将此行的序号和式子分割并且将式子的真分数转化为假分数
                String[] split1 = Generation.changeFile(formula);
                //通过式子计算结果
                String poland = Changes.changeToPoland(split1[1]);
                String result = Changes.calculate(poland);
                //获得答案文件的内容
                resultInFile = answer.readLine();
                String[] split2 = Generation.changeAnswerFile(resultInFile);
                if (result == split2[1]||result.equals(split2[1])){
                    //答案正确，添加到正确list中
                    right.add(split1[0]);
                }else{
                    //答案错误，添加到错误list中
                    wrong.add(split1[0]);
                }
            }
            String s1 = "Correct: "+right.size()+" "+right;
            String s2 = "Wrong: "+wrong.size()+" "+wrong;
            grade.write(s1);
            grade.newLine();
            grade.write(s2);
        }
        //关闭流
        exercise.close();
        answer.close();
        grade.close();
    }

• main函数实现

 public static void main(String[] args) throws Exception {

        //生成式子数量参数
        int n = 0;
        //生成式子值范围参数
        int r = 0;
        //读取四则运算式子文件名
        String exercisefile = null;
        //读取答案文件名
        String answerfile = null;
        //标志，为真则表示是生成式子命令，为假则是检查答案命令
        boolean isGernate = false;
        //是否有命令的标志
        boolean hasOrder = false;
        int i =0;
        while(i 150){
                        System.out.println("生成数的范围只能在0-150之间");
                    }else{
                        //命令正确，生成式子
                        System.out.println("命令正确，生成"+n+"道数值在"+r+"范围内的式子存在当前目录文件夹下的Exercises.txt和Answers.txt");
                        generateFormulas(n,r);
                    }
                }
            }else{  //是检查结果命令
                if (exercisefile == null||answerfile == null){
                    //式子文件和答案文件存在空值
                    if (exercisefile == null){
                        System.out.println("没有输入 -e 命令，正确格式为  -e .txt -a .txt ");
                    }else if (answerfile == null){
                        System.out.println("没有输入 -a 命令，正确格式为  -e .txt -a .txt ");
                    }
                }else{
                    System.out.println("命令正确，检查式子和答案是否正确的结果在当前目录文件夹下的Grade.txt");
                    checkAnswer(exercisefile,answerfile);
                }
            }
        }else{
            System.out.println("没有输入命令或者命令错误，请输入正确的命令！");
        }
    }

六、测试运行

• 生成10000道式子
  
  
  
  
• 生成式子
  
  
  
• 检查结果 （直接使用之前生成的文件，全部正确）
  
  
• 检查结果 （修改一些答案）
  
  
• 一些错误命令
  
  
  

七、总结

• 刘彦享
  开始的项目都是将一些情况简单化，没有打算考虑得那么多，开始并不是用栈来写得，是直接对生成得式子进行计算，很蠢，后面看了一下博客，才和队友决定重构项目，把主要的计算方法重新写了，可以说前面浪费了很多没必要的时间吧，但也收获到了很多。因为是在线上搞的，很多时候沟通没有那么方便，造成了些许困难。
• 龙俊健
  本来看到这个题目，感觉很难，因为不知道有逆波兰式的存在，所以开始时想的是用ifelse来区分式子的顺序。直到提交的前几天，觉得不行，才和队友决定重写项目。
  我负责写式子的生成，还有计算，学习到了逆波兰式，收获不少。

结对项目--四则运算生成器（Java） 刘彦享+龙俊健

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原文地址：https://www.cnblogs.com/lyx708194/p/12696974.html