软件工程导论作业——个人项目实战之四则混合运算
1.任务描述
1.1 概述
独立完成一个3到5个运算符的四则运算练习的软件，编程语言不限。
1.2 基本要求
- 程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除（分别使用符号+-*÷来表示）练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。
- 每个练习题至少要包含2种运算符。同时，由于小学生没有分数与负数的概念，你所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数，比如不能出 3÷5+2=2.6，2-5+10=7等算式。
- 练习题生成好后，将你的学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中，不要输出额外信息，文件目录与程序目录一致。
- 当程序接收的参数为4时，以下为一个输出文件示例。
1.3 附加功能
- 支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。注意，算式中存在的括号数必须大于2对，且不得超过运算符的个数。
- 扩展程序功能支持真分数的出题与运算（只需要涵盖加减法即可），例如：1/6 + 1/8 + 2/3= 23/24。注意在实现本功能时，需支持运算时分数的自动化简，比如 1/2+1/6=2/3，而非4/6，且计算过程中与结果都须为真分数。
2.项目地址
github地址：https://github.com/Chenhn110/Test
Coding.net地址：https://dev.tencent.com/u/Chenhn/p/Test/git/tree/master/Calculate
3.项目部分源代码
import java.util.Random;
public class Calculate {
public static void Integer(){
String arith1 = null;//运算式
char[]optCom = {'+','-','*','÷'}; //加减乘除操作集
Random random = new Random();
int optIdx = random.nextInt(4);
int sum1 = 0;//每步运算结果
int optNum = random.nextInt(3) + 3; //3-5个运算符
int a = random.nextInt(100);//随机生成0-100内的整数a
int b = random.nextInt(100);//随机生成0-100内的整数b
if(optCom[optIdx] == '+') sum1 = a + b;
if(optCom[optIdx] == '*') sum1 = a * b;
if(optCom[optIdx] == '-'){//若a-b为负数，则重新随机产生a b
while(a-b < 0)
{
a = random.nextInt(100);
b = random.nextInt(100);
}
sum1 = a - b;
}
if(optCom[optIdx] == '÷'){//若a÷b不能整除，则重新随机产生a b
if (b == 0)
b = random.nextInt(100);
while (a%b != 0) {
a = random.nextInt(100);
b = random.nextInt(100);
}
sum1 = a/b;
}
arith1 = a + "" + optCom[optIdx] + "" + b;//将算式更新
for(int j = 1; j < optNum; j++){//随机生成余下的运算符
int optIdx1 = random.nextInt(4);//随机生成下一个运算符号
int c = random.nextInt(100);//随机生成0-100内的整数c
if(optCom[optIdx1] == '+'){
sum1 += c;
arith1 = arith1 + "" + optCom[optIdx1] + "" + c;
}
if(optCom[optIdx1] == '-'){
while(sum1-c<0)
{
c=random.nextInt(100);
}
sum1 += c;
arith1 = arith1 + "" + optCom[optIdx1] + "" + c;
}
if(optCom[optIdx1] == '*'){//若下一个运算符号为乘号，判断前后两个运算符的优先级
if(optCom[optIdx] == '+' || optCom[optIdx] == '-')
{
arith1 = "(" + arith1 + ")" + optCom[optIdx1] + c;
}
else
{
arith1 = arith1 + "" + optCom[optIdx1] + "" + c;
}
sum1 = sum1*c;
}
if(optCom[optIdx1] == '÷'){//若下一个运算符号为除号，判断前后两个运算符的优先级
while (c == 0 || sum1%c != 0) {
c=random.nextInt(100);
}
if(optCom[optIdx] == '+' || optCom[optIdx] == '-')
{
arith1= "(" + arith1 + ")" + optCom[optIdx1] + c;
}
else
{
arith1 = arith1 + "" + optCom[optIdx1] + "" + c;
}
sum1 = sum1/c;
}
// optIdx = optIdx1;//更新运算符
}
System.out.println(arith1 + "=" + sum1);//输出运算式及结果
}
public static void Fraction(){
String arith2 = null;//运算式
//String sum2 = null;
char[]optSim = {'+','-'}; //分数加减操作集
Random random = new Random();
int mole = 0;
int deno = 0; //初始化分子分母
int optNum = random.nextInt(3) + 3; //3-5个运算符
int mole1 = random.nextInt(20)+1;//随机生成分子1
int deno1 = random.nextInt(20)+1;//随机生成分母1
if (mole1 != 0 && deno1 != 0) {
if (mole1 > deno1) {// 如果分子大于分母，也就是不是真分数时，交换分子分母，使其变成真分数
int temp = mole1;
mole1 = deno1;
deno1 = temp;
}
if (mole1 == deno1) {// 如果分子刚好等于分母，重新生成分子
mole1 = random.nextInt(20);
}
int gcd1 = gcd(mole1, deno1);// 求分子分母最大公因数，保证分数形式最简
deno1 = deno1 / gcd1;// 化简
mole1 = mole1 / gcd1;// 化简
}
arith2 = mole1 + "/" + deno1;// 存储题目
for (int k = 0; k < optNum; k++) {// 小于运算符数量时不断产生分数，不断计算
int deno2 = random.nextInt(20);// 生成分母
int mole2 = random.nextInt(20);// 生成分子
if (mole2 != 0 && deno2 != 0) {
if (mole2 > deno2) {// 避免不是真分数
int temp = mole2;
mole2 = deno2;
deno2 = temp;
}
if (mole2 == deno2) {// 如果分子等于分母，重新生成分子
mole2 = random.nextInt(20);
}
int gcd2 = gcd(mole2, deno2);// 化简分式，使其最简
deno2 = deno2 / gcd2;
mole2 = mole2 / gcd2;
}
int idx = random.nextInt(2);//随机生成运算符下标
if (optSim[idx] == '+') {// 如果是加号，实现分数加法
if (deno1 == deno2) {// 如果两个分母相同，直接将分子相加
mole = mole1 + mole2;
} else {// 通分，相加
deno = deno1 * deno2;
mole = mole1 * deno2 + mole2 * deno1;
}
if (mole > deno) {// 如果运算结果不是真分数
k--;// 计数的u减一，也就是重新生成重新计算
} else {// 在给定范围内的话，通分运算结果
int gcd = gcd(mole, deno);
deno = deno / gcd;
mole = mole / gcd;
arith2 = arith2 + optSim[idx] + mole2 + "/" + deno2;
deno1 = deno;// 储存通分结果
mole1 = mole;
}
} else {// 如果是减号，实现减法操作
if (deno1 == deno2) {// 分母相同直接分子相减
mole = mole1 - mole2;
} else {// 其他情况，先通分再相减
deno = deno1 * deno2;
mole = mole1 * deno2 - mole2 * deno1;
}
if (mole < 0) {// 如果导致结果小于0了，就重新生成
k--;
} else {// 通分结果化简
int gcd = gcd(mole, deno);
deno = deno / gcd;
mole = mole / gcd;
arith2 = arith2 + optSim[idx] + mole2 + "/" + deno2;
deno1 = deno;// 储存通分结果
mole1 = mole;
}
}
}
System.out.println(arith2 + " = " + mole + "/" + deno);// 输出题目和答案
}
//最大公因数，每次代入,显然有a<b
public static int gcd(int a, int b){
while(a!=0)
return gcd(b % a, a);
return b;
}
public static void QuesFunc(int n) {// 实现产生n个混合四则运算的方法
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < n; i++) {
int flag = random.nextInt(4); //随机生成整数四则运算或真分数加减运算
if (flag == 0 || flag == 2) {//0生成整数四则运算
Integer();
} else {//执行真分数加减运算
Fraction();
}
}
}
}4.命令行演示
4.1 命令行输入所需生成运算式个数
4.2 生成result.txt文件
5.个人软件PSP
6.总结
一开始看到这个作业的时候，我真的是慌的一匹，因为大一的时候不管是C语言还是Java都是水过去，以为考完试，考了个还不错的分数就完事大吉了，没想到现在竟然需要用到它们来做项目。于是只好硬着头皮重新来学Java，边学边写，然后bug百出。我一开始只计划完成基础功能，我是用边生成边运算的方法来实现的，所以当出现2+3*5的运算式时，会计算2+3=5，然后再用5*5=25，这就与运算式的优先级不符，于是我就想到了在2+3处加括号，即使运算式变成（2+3）*5，也就是我的括号并没有实现随机加，而只有当+、-后面跟着*、÷时会把优先级低的括起来。完成这部分功能以后，我看了看很多同学都做了分数运算，所以我也开始尝试做真分数的加减运算，当我敲完相应代码后，运行的结果怎么都是两个真分数相加或者相减，我始终坚信自己的代码逻辑没错，但运行结果却一直错误，这个代码困扰了我很久，几个小时过去以后，我才发现是写循环的时候，把输出运算式的代码嵌套错了循环，赋值的储存结果的时候，顺序放反了，真是粗心害死人。经过这一次的作业，我发现了我的代码能力真的是太差了！！！一直都在debug，真的是无数次想放弃，想直接copy一份上交了！唉，程序猿之路还很遥远啊，还是得狂补编程语言。爆哭！