四則運算—基於控制台

四則運算題目自動生成——基於控制台（java）

個人作業——四則運算題目生成程式（基於控制台）

項目已提交到碼雲：UMLProject

需求分析：

• 關於輸入、根據提示依次輸入：
  • 數字範圍（樣例：10）
  • 題目數量（樣例：10）
• 生成的題目：
  • 如果存在形如e1 ÷ e2的子表達式，那麼其結果應是真分數。
  • 每道題目中出現的運算符個數不超過3個。
  • 整數表示為1，真分數表示為1/2，假分數表示為2’1/2。
• 程式支持：
  • 一萬道題目生成
  • 生成題目的同時計算出答案，分別保存本地txt文件。
  • 題目進行查重，去除重覆。
  • 對個人答案的批改

功能設計：

控制台實現，功能相對簡單，實現按要求生成題目，根據用戶選擇進行是否批改答案。並顯示批改結果。

設計實現

1. 生成題目問題：

通過RandomQuestion類最終生成題目，RandomNum類和RandomSign類分別生成操作數和運算符。

RandomSign類：

public RandomSign(){//隨機生成符號
        int random_sign;
        random_sign = (int)(Math.random()*4);
        switch(random_sign){
            case 0 : this.setRandom_sign("+");break;
            case 1 : this.setRandom_sign("-");break;
            case 2 : this.setRandom_sign("*");break;
            case 3 : this.setRandom_sign("÷");break;
        }
    }

RandomNum類：

public class RandomNum {//隨機生成一個數 a'b/c
    private int random_numerator;//a'b/c 的格式拆分成 a b c 隨機生成組合
    private int random_denominator;
    private int random_front;
    
    public String toStringSpit(){//進行區分 組成一個整體分數 
        if(this.getRandom_front()==0){
            if(this.getRandom_numerator() == this.getRandom_denominator()){
                return "1";
            }else return this.getRandom_numerator() + "/" + this.getRandom_denominator();//真分數
        }
        if(this.getRandom_denominator() == this.getRandom_numerator()){
            return Integer.toString(this.getRandom_front()+1);//整數
        }
        if(this.getRandom_numerator() == 0) return Integer.toString(this.getRandom_front());
        return this.getRandom_front() + "'" + this.getRandom_numerator() + "/" + this.getRandom_denominator();//假分數
    }
    
    public void SplitANum(String str){//把9‘1/5反向 拆分成類（此處預設所有數為如此格式）
        String[] parts;
        int temp;
        parts = str.split("'");
        temp = Integer.parseInt(parts[0]);
        this.random_front = temp;
        parts = parts[1].split("/");
        temp = Integer.parseInt(parts[0]);
        this.random_numerator = temp;
        temp = Integer.parseInt(parts[1]);
        this.random_denominator = temp;
    }
    
    public String toString(){//預設
        return this.getRandom_front() + "'" + this.getRandom_numerator() + "/" + this.getRandom_denominator();//都返回假分數
    }

RandomQuestion類：
生成括弧參考（就不貼出來了）：參考

public RandomQuestion(int qnum_range){//生成題目 用ArrayList存取
        int sign_num = (int)(Math.random()*4+1);//骰子判斷生成題目長度
        //this.randomquestion = null;
        int flag = 0;
        RQ(qnum_range,sign_num,flag);//遞歸實現題目生成 具體就不貼了
    }

2. 答案計算：

中綴轉換尾碼 對尾碼表達式進行求答案。

轉尾碼遵循規則：參考

• 遇到操作數，直接輸出；
• 棧為空時，遇到運算符，入棧；
• 遇到左括弧，將其入棧；
• 遇到右括弧，執行出棧操作，並將出棧的元素輸出，直到彈出棧的是左括弧，左括弧不輸出；
• 遇到其他運算符’+”-”*”/’時，彈出所有優先順序大於或等於該運算符的棧頂元素，然後將該運算符入棧；
• 最終將棧中的元素依次出棧，輸出。

ChangeToRPN類：

public class ChangeToRPN {//a+b*c+(d*c+f)g -> abc*+de*f+g*+  中綴轉尾碼
    public ArrayList<Object> changetoRPN(ArrayList<Object> rq){
        ArrayList<Object> rpn = new ArrayList<Object>();
        Stack sk = new Stack();
        String temp_stackpop;
        for(int i = 0; i <= rq.size()-2; i++){
            if(IsSign(rq.get(i).toString())){//判斷是不是符號
                if(sk.getTop() == -1 || rq.get(i).toString() == "("){//棧空 和（  直接入棧
                    sk.push(rq.get(i).toString());
                }else{
                    if(rq.get(i).toString() == ")"){
                        while(sk.getTop() != -1 && sk.top().toString() != "("){
                            temp_stackpop = sk.pop().toString();
                            if(temp_stackpop != "(") rpn.add(temp_stackpop);
                        }
                    }else{//遇到別的操作符 判斷優先順序
                        while(sk.getTop() != -1 && GetPriority(sk.top().toString(),true) 
                                      >= GetPriority(rq.get(i).toString(),false)){
                            temp_stackpop = sk.pop().toString();
                            if(temp_stackpop != "(") rpn.add(temp_stackpop);
                        }
                        sk.push(rq.get(i));
                    }
                }
            }else rpn.add(rq.get(i));
        }
        while(sk.getTop()!=-1){
            temp_stackpop = sk.pop().toString();
            if(temp_stackpop != "(") rpn.add(temp_stackpop);
        }
        return rpn;
    }
    
    //flag true->棧內  符號優先順序
    int GetPriority(String operator, boolean flag)
    {
        if (operator == "+" || operator == "-")
        {
            if (flag) return 3;
            else return 2;
        }
        else if (operator == "*" || operator == "÷")
        {
            if (flag) return 5;
            else return 4;
        }
        else if (operator == "(")
        {
            if (flag) return 1;
            else return 6;
        }
        else if (operator == ")")
        {
            if (flag) return 6;
            else return 1;
        }
        return 0;
    }
}

不得不講一下，逆波蘭式在挺早的時候就學過了，然而還是完全忘了。。最終還是複習了下，才想起來整體流程。

Answer類：

public String GetAnswer(ArrayList<Object> rpn){
         Stack sk = new Stack();
         String rpn_temp;
         String num1,num2;
         String sk_temp;
         for(int i = 0; i <= rpn.size()-1; i++){
             rpn_temp = rpn.get(i).toString();
             if(IsSign(rpn_temp)){
                 num2 = sk.pop().toString();//註意出棧順序 這邊應該是 num2 後 num1
                 num1 = sk.pop().toString();
                 sk_temp = TwoNumCount(num1,num2,rpn_temp);//對兩個數求值
                 if(sk_temp != "-1") sk.push(sk_temp);
                 else return "-1";//返回-1表示該式子求值失敗 調用處continue
             }else sk.push(rpn_temp);
         }

         String result = sk.pop().toString();
         RandomNum rq = new RandomNum();
         rq.SplitANum(result);
         return rq.toStringSpit();
      }
    }

3. 題目查重：

Tree類：
5+6-2 —>56+2- 的轉化存儲過程：

public class Tree {
    private double result;//存取當前節點計算的值
    private String value;//存取當前節點值
    private Tree lchild;
    private Tree rchild;
    
    //生成樹中的規則
    public boolean Compare(Tree tree1, Tree tree2){//true——>tree1 左邊
        ChangeToRPN rpn = new ChangeToRPN();
        int flag = 0;
        if(tree1.getResult() > tree2.getResult()) flag = 1;
        else if(tree1.getResult() < tree2.getResult()) flag = 2;
        else flag = 3;
        
        if(flag == 1) return true; //值大的為左
        else if(flag == 2) return false;
        else if(tree1.getLchild() == null && tree2.getLchild() == null) return true;//2 2相等但是沒有孩子
        else if(rpn.GetPriority(tree1.getValue().toString(), true) // 值相等 運算符大的 左
                > rpn.GetPriority(tree2.getValue().toString(), true)) return true;
        else if(rpn.GetPriority(tree1.getValue().toString(), true) // 值和運算符都等  則子樹的左子樹值大的  左
                == rpn.GetPriority(tree2.getValue().toString(), true)){
            
            if(tree1.getLchild().getResult() > tree2.getLchild().getResult()) flag = 1;
            else if(tree1.getLchild().getResult() < tree2.getLchild().getResult()) flag = 2;
            else flag = 3;
            
            if(flag == 1) return true; 
            else if(flag == 2) return false;
            else return true;
        }
        return false;//tree2應為左
    } 
}

4. 運行測試

5. PSP

6. 總結

做這個項目還是花了很多時間的，大多是下課後過去圖書館然後做這個了。做的時候碰到挺多問題的吧，最大的是一開始沒有構思好具體思路，到了做著的時候發現行不通，後來還是再構想後，決定重新開始做。

具體編碼這部分雖然一開始就覺得會花很久，結果真正做的時候發現，出現bug是真的耗費時間。

這個表格的時間我其實我並沒有很詳細的算了，因為做的時候零零散散的，所以時間也沒有很好的統計，只是大概估計了下。

測試這一塊我覺得我做的不夠好，可以考慮用下單元測試，就像寫二叉樹查重那塊，我是整體寫完了，才開始測試，所以出現了有的讀空，也有其他的細節小問題，比如出棧數的操作對於減法除法應該反著來的，起初沒考慮到，後面發現才改過來。

後來在進一步優化代碼以及寫寫註釋什麼的，也花了一些時間。

表裡面的有的還不太清楚，所以就沒寫了。

第一次寫博客！偷偷標記！