github項目傳送門：https://github.com/bpgg/FourArithmeticOperation

項目要求

　　-?功能列表

?[完成] 使用 -n 參數控制生成題目的個數

?[完成] 使用 -r 參數控制題目中數值的范圍, 。該參數可以設置為1或其他自然數。

?[完成] 生成的題目中計算過程不能產生負數

?[完成] 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。

?[完成] 程序一次運行生成的題目不能重復,生成的題目存入執行程序的當前目錄下的Exercises.txt文件

?[完成] 每道題目中出現的運算符個數不超過3個

?[完成] 在生成題目的同時，計算出所有題目的答案，并存入執行程序的當前目錄下的Answers.txt文件

?[完成] 程序應能支持一萬道題目的生成。

?[未完成] 程序支持對給定的題目文件和答案文件，判定答案中的對錯并進行數量統計

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PSP開發耗時

PSP2.1	Personal Software Process Stages	預估耗時（分鐘）	實際耗時（分鐘）
Planning	計劃	?30	?60
· Estimate	· 估計這個任務需要多少時間	?30	?60
Development	開發	?1000	?2240
· Analysis	· 需求分析 (包括學習新技術)	?100	?180
· Design Spec	· 生成設計文檔	?60	?100
· Design Review	· 設計復審 (和同事審核設計文檔)	?30	?30
· Coding Standard	· 代碼規范 (為目前的開發制定合適的規范)	?30	?30
· Design	· 具體設計	?120	?150
· Coding	· 具體編碼	?600	?1500
· Code Review	· 代碼復審	?50	?60
· Test	· 測試（自我測試，修改代碼，提交修改）	?150	?60
Reporting	報告	?80	?80
· Test Report	· 測試報告	?30	?60
· Size Measurement	· 計算工作量	?20	?10
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后總結, 并提出過程改進計劃	?30	?20
合計	?	?1110	?2400

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· 思路分析

- 生成表達式

　　使用對象存儲子表達式，兩個子表達式組成一個總表達式

　　表達式對象使用字符串類型存儲操作數和操作符

　　控制表達式符號與數字之間保留一個空格，方便后續篩選

- 檢查是否重復

　　每生成一個表達式都會添加到列表里面

　　通過遍歷列表的表達式確定是否為相同的表達式子，如果是，重新生成表達。

- 存儲表達式存儲

　　將生成的中綴表達式轉化為后綴表達式

　　根據運算優先級將操作數和符號存儲在對應節點中

　　父節點存儲運算符號，子節點存儲操作數

　　例如： 3+2+1

　　

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- 計算表達式結果

　　根據表達式對應的二叉樹進行計算，

　　將左右子節點進行操作之后把值賦給父節點

　　重復上述操作，直到根節點停止

　　根節點的值即為所求

　　并將所求值存儲在答案列表里

- 寫入文件

　　遍歷表達式列表和答案列表

　　分別寫入對應的文件

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程序流程圖

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用戶使用說明

舉例：

-n? ?[數值] ? ? 使用 -n 參數控制生成題目的個數。

-r? ?[數值] ? ? 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。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

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代碼

項目目錄：

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?生成表達式：

- 生成操作數

public String generateOperand(int iRange){String sOpreand="";switch(randomer.nextInt(3)) {case 0://生成帶分數sOpreand = (randomer.nextInt(iRange)+1)+"’"+generatePrimes(iRange);break;case 1:sOpreand = generatePrimes(iRange);break;case 2:sOpreand =String.valueOf(randomer.nextInt(iRange)+1);break;}return sOpreand;}

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?- 生成分數（分子分母互質，無需約分）

b private String generatePrimes(int iRange){//分子最大為8int iNumerator=randomer.nextInt(iRange)+1;int iDenominator=iNumerator+randomer.nextInt(iRange)+1;//保證兩個數互質if(iNumerator==0){//分子為0，分母直接使用return iNumerator+"/"+iDenominator;}int comDivisor = getComDivisor(iNumerator, iDenominator);iNumerator/=comDivisor;iDenominator/=comDivisor;return iNumerator+"/"+iDenominator;}

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?- 數值互轉及詳細操作

1 package utils; 2 3 import exception.IllegalSituationException; 4 5 public class CalculateUtil { 6 7 //加法 8 9 /** 10 * 兩個數的相加 11 * 12 * @param a 加數 13 * @param b 加數 14 * @return 結果 15 */ 16 public static String add(String a, String b) { 17 if (a.equals("0")||b.equals("0")){ 18 return a.equals("0")?b:a; 19 } 20 //兩個都是自然數 21 if (isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 22 return String.valueOf(Integer.valueOf(a) + Integer.valueOf(b)); 23 } 24 25 //兩個都是分數 26 if (!isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 27 String m = getRealFraction(a); 28 String n = getRealFraction(b); 29 30 return simplify(addFractionAndFraction(m, n)); 31 32 } 33 //一個是自然數一個是分數 34 if (isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 35 String fraction = getRealFraction(b); 36 return simplify(addFractionAndNatural(a, fraction)); 37 } 38 39 //一個是分數一個是自然數 40 if (!isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 41 String fraction = getRealFraction(a); 42 return simplify(addFractionAndNatural(b, fraction)); 43 } 44 45 return null; 46 47 } 48 49 /** 50 * 分數加自然數 ，int[0] 為分子， int[1] 為分母 51 * 52 * @param natural 自然數 53 * @param fraction 分數 54 * @return 結果 55 */ 56 private static String addFractionAndNatural(String natural, String fraction) { 57 int nat = Integer.valueOf(natural); 58 int[] numB = getDenominatorAndMolecule(fraction); 59 60 int molecule = nat * numB[1] + numB[0]; //分子 61 int denominator = numB[1]; // 分母 62 return molecule + "/" + denominator; 63 } 64 65 /** 66 * 兩個分數相加 int[0] 為分子， int[1] 為分母 67 * 68 * @param a 加數 69 * @param b 加數 70 * @return 結果 71 */ 72 private static String addFractionAndFraction(String a, String b) { 73 int[] numA = getDenominatorAndMolecule(a); 74 int[] numB = getDenominatorAndMolecule(b); 75 76 int molecule = numA[0] * numB[1] + numB[0] * numA[1]; 77 int denominator = numA[1] * numB[1]; 78 79 return molecule + "/" + denominator; 80 81 } 82 83 //減法 84 85 /** 86 * 兩個數的減法 87 * 88 * @param a 減數 89 * @param b 被減數 90 * @return 結果 91 */ 92 public static String subtract(String a, String b) { 93 if (a.equals("0")||b.equals("0")){ 94 return a.equals("0")? "-"+b:a; 95 } 96 //兩個都是自然數 97 if (isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 98 return String.valueOf(Integer.valueOf(a) - Integer.valueOf(b)); 99 } 100 101 //兩個都是分數 102 if (!isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 103 String m = getRealFraction(a); 104 String n = getRealFraction(b); 105 106 return simplify(subtractFractionAndFraction(m, n)); 107 108 } 109 //一個是自然數一個是分數 110 if (isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 111 String fraction = getRealFraction(b); 112 return simplify(subtractFractionAndFraction(naturalToFraction(a, fraction), fraction)); 113 } 114 115 //一個是分數一個是自然數 116 if (!isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 117 String fraction = getRealFraction(a); 118 return simplify(subtractFractionAndFraction(fraction, naturalToFraction(b, fraction))); 119 } 120 121 return null; 122 } 123 124 /** 125 * 自然數轉分數 int[0] 為分子， int[1] 為分母 126 * 127 * @param natural 自然數 128 * @param fraction 分數 129 * @return 結果 130 */ 131 private static String naturalToFraction(String natural, String fraction) { 132 int[] numFrac = getDenominatorAndMolecule(fraction); 133 int molecule = Integer.valueOf(natural) * numFrac[1]; //分子 134 int denominator = numFrac[1]; // 分母 135 return molecule + "/" + denominator; 136 137 } 138 139 /** 140 * 分數減分數 int[0] 為分子， int[1] 為分母 141 * 142 * @param a 分數 143 * @param b 分數 144 * @return 結果 145 */ 146 private static String subtractFractionAndFraction(String a, String b) { 147 int[] numA = getDenominatorAndMolecule(a); 148 int[] numB = getDenominatorAndMolecule(b); 149 150 int molecule = numA[0] * numB[1] - numB[0] * numA[1]; //分子 151 int denominator = numA[1] * numB[1]; //分母 152 153 return molecule + "/" + denominator; 154 } 155 156 //乘法 157 158 /** 159 * 乘法 160 * 161 * @param a 乘數 162 * @param b 乘數 163 * @return 結果 164 */ 165 public static String multiplies(String a, String b) { 166 if (a.equals("0")||b.equals("0")){ 167 return String.valueOf(0); 168 } 169 //兩個都是自然數 170 if (isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 171 return String.valueOf(Integer.valueOf(a) * Integer.valueOf(b)); 172 } 173 174 //兩個都是分數 175 if (!isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 176 String m = getRealFraction(a); 177 String n = getRealFraction(b); 178 179 return simplify(multipliesFractionAndFraction(m, n)); 180 181 } 182 //一個是自然數一個是分數 183 if (isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 184 String fraction = getRealFraction(b); 185 return simplify(multipliesFractionAndFraction(naturalToFraction(a, fraction), fraction)); 186 } 187 188 //一個是分數一個是自然數 189 if (!isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 190 String fraction = getRealFraction(a); 191 return simplify((multipliesFractionAndFraction(fraction, naturalToFraction(b, fraction)))); 192 } 193 return null; 194 } 195 196 /** 197 * 分數乘分數 198 * 199 * @param a 分數 200 * @param b 分數 201 * @return 結果 202 */ 203 private static String multipliesFractionAndFraction(String a, String b) { 204 int[] numA = getDenominatorAndMolecule(a); 205 int[] numB = getDenominatorAndMolecule(b); 206 207 int molecule = numA[0] * numB[0]; //分子 208 int denominator = numA[1] * numB[1]; // 分母 209 210 return molecule + "/" + denominator; 211 } 212 213 /** 214 * 除法 215 * @param a 除數 216 * @param b 被除數 217 * @return 結果 218 */ 219 public static String divide(String a, String b) throws IllegalSituationException { 220 if (a.equals("0")){ 221 return String.valueOf(0); 222 } 223 if (b.equals("0")){ 224 throw new IllegalSituationException("Argument b can’t be zero"); 225 } 226 //兩個都是自然數 227 if (isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 228 return simplify(a + "/" + b); 229 } 230 231 //兩個都是分數 232 if (!isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 233 String m = getRealFraction(a); 234 String n = getRealFraction(b); 235 return simplify(divideFractionAndFraction(m, n)); 236 237 } 238 //一個是自然數一個是分數 239 if (isNaturalNumber(a) && !isNaturalNumber(b)) { 240 String fraction = getRealFraction(b); 241 return simplify(divideFractionAndFraction(naturalToFraction(a, fraction), fraction)); 242 } 243 244 //一個是分數一個是自然數 245 if (!isNaturalNumber(a) && isNaturalNumber(b)) { 246 String fraction = getRealFraction(a); 247 return simplify(divideFractionAndFraction(fraction, naturalToFraction(b, fraction))); 248 } 249 250 return null; 251 } 252 253 /** 254 * 分數除分數 255 * @param a 除數 256 * @param b 被除數 257 * @return 結果 258 */ 259 private static String divideFractionAndFraction(String a, String b) { 260 int[] numA = getDenominatorAndMolecule(a); 261 int[] numB = getDenominatorAndMolecule(b); 262 263 int molecule = numA[0] * numB[1]; 264 int denominator = numA[1] * numB[0]; 265 266 return molecule + "/" + denominator; 267 } 268 269 270 /** 271 * 獲取分數的分子和分母 272 * 273 * @param a 分數 274 * @return 結果，int[0] 為分子， int[1] 為分母 275 */ 276 private static int[] getDenominatorAndMolecule(String a) { 277 String numA[] = a.split("[/]"); 278 int numInt[] = new int[numA.length]; 279 for (int i = 0; i < numInt.length; i++) { 280 numInt[i] = Integer.valueOf(numA[i]); 281 282 } 283 return numInt; 284 } 285 286 /** 287 * 分數形式的轉換 288 * 289 * @param s 分數 290 * @return 結果 291 */ 292 private static String getRealFraction(String s) { 293 if (isFalseFraction(s)) { //1"1/2 294 String numStr[] = s.split("[’/]"); 295 int numInt[] = new int[numStr.length]; 296 for (int i = 0; i < numInt.length; i++) { 297 numInt[i] = Integer.valueOf(numStr[i]); 298 299 } 300 int denominator = numInt[0] * numInt[2] + numInt[1]; 301 return denominator + "/" + numStr[2]; 302 } 303 304 return s; 305 } 306 307 /** 308 * 判斷是否為自然數 309 * 310 * @param s 數 311 * @return 結果 312 */ 313 private static boolean isNaturalNumber(String s) { 314 return !s.contains("/"); 315 } 316 317 /** 318 * 判斷是否為 假分數 319 * 320 * @param s 數 321 * @return 結果 322 */ 323 private static boolean isFalseFraction(String s) { 324 return s.contains("’"); 325 } 326 327 private static String simplify(String fraction){ 328 int[] num = getDenominatorAndMolecule(fraction); 329 int molecule = num[0] ; 330 int denominator = num[1] ; 331 if (molecule==0){ 332 return String.valueOf(0); 333 } 334 if (molecule==denominator){ 335 return "1"; 336 } 337 338 if (molecule<denominator){ 339 int i ; 340 if ((i=gcd(molecule,denominator))==1){ 341 return molecule +"/" +denominator; 342 } 343 molecule = molecule/i; 344 denominator = denominator/i; 345 return molecule +"/" +denominator; 346 } 347 348 if (molecule>denominator){ 349 int i = gcd(molecule,denominator); 350 molecule = molecule/i; 351 denominator = denominator/i; 352 353 if (denominator==1){ 354 return molecule+""; 355 356 } 357 358 return getWithFraction(molecule,denominator); 359 360 } 361 362 return null; 363 364 } 365 366 /** 367 * 獲取帶分數 368 * @param molecule 分子 369 * @param denominator 分母 370 * @return 結果 371 */ 372 private static String getWithFraction(int molecule,int denominator){ 373 int withFraction = (molecule - (molecule%denominator)) / denominator; 374 molecule = molecule%denominator; 375 return withFraction+"’"+molecule+"/"+denominator; 376 } 377 378 /** 379 * 求最大公約數，歐幾里得方法 380 * @param m 數1 381 * @param n 數 382 * @return 結果 383 */ 384 private static int gcd(int m, int n) { 385 return n == 0 ? m : gcd(n, m % n); 386 } 387 388 public static boolean isNegative(String num){ 389 return num.contains("-"); 390 } 391 }

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- 后綴表達式處理數據

public static String InfixToPostfix(String expression) {String str[] = expression.split("\\s+");for (String s : str) {//四個操作符if (isOperator(s)) {handleOperator(s);continue;}//左括號，入棧if (s.equals("(")) {mStack.push(s);continue;}//右括號，彈出并輸出，直到遇到左括號，左括號也彈出if (s.equals(")")) {while (!mStack.peek().equals("(")) {mExp.append(mStack.pop());mExp.append(" ");}mStack.pop();continue;}mExp.append(s);mExp.append(" ");}//棧中還有數據，直接出棧輸出while (!mStack.empty()) {mExp.append(mStack.pop());mExp.append(" ");}return mExp.toString();}

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- 輸出表達式到Exercises.txt和輸出答案到Answers.txt：

private static void doWork(int iQuestions,int iRange){while (mList.size() != iQuestions) {String ex = Operation.generateQuestion();Node tree = TreeUtil.createTree(StringUtil.InfixToPostfix(ex));if (generate1(tree).isIllegal() && !isEquals(mResult)) {mResult.setExpression(ex);mList.add(mResult);}}//文件操作對象 FileOutputStream outSTr1 ;FileOutputStream outSTr2 ;BufferedOutputStream Buff1;BufferedOutputStream Buff2;long begin0 = System.currentTimeMillis();try {outSTr1 = new FileOutputStream(new File(".\\Exercises.txt"));outSTr2 = new FileOutputStream(new File(".\\Answers.txt"));Buff1 = new BufferedOutputStream(outSTr1);Buff2 = new BufferedOutputStream(outSTr2);for(int i=0; i<mList.size();i++){Buff1.write(((i+1)+" 、"+mList.get(i).getExpression()+"\r\n").getBytes());Buff2.write(((i+1)+" 、"+mList.get(i).getResult()+"\r\n").getBytes());}Buff1.flush();Buff2.flush();Buff1.close();Buff2.close();long end0 = System.currentTimeMillis();System.out.println("BufferedOutputStream執行耗時:" + (end0 - begin0) + " 毫秒");} catch(Exception e){System.out.println("出現異常:" + e.getMessage());}}

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測試運行

表達式的輸出

-n 10 -e 10
9’9/10 + 6’6/11 × 9 - 6 = 62’89/110
5 × 3’1/7 = 15’5/7
3’1/9 - 1/2 = 2’11/18
9 + 10/17 + 2 × 9 = 27’10/17
9 + 2’3/13 ÷ 1/4 = 17’12/13
3’5/7 + 8 - 2 = 9’5/7
6’2/5 ÷ 9’3/4 ÷ 10’1/2 = 256/4095
4’1/5 + 6/11 ÷ 9 = 4’43/165
9’7/16 ÷ 3/7 - 5 = 17’1/48
2’6/13 × 2’5/14 = 5’73/91

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- 隨機輸出10000條10范圍以內的表達式和答案:

　　10000個答案?

　　https://github.com/bpgg/FourArithmeticOperation/blob/master/src/Answers.txt

　　10000個表達式

　　https://github.com/bpgg/FourArithmeticOperation/blob/master/src/Exercises.txt

　　

總結

在與馬儀生的合作中，我體驗到了直接調用別人寫好的接口的快樂。在本次實驗中，我主要負責生成表達式及總結，儀生主要負責處理表達式。在與儀生的合作中，我了解到更多編碼規范，必須對象類的報名定義為bean，一些固定的常量也需要放在const包中，調用的工具類放在util包里，把各種功能實現分開實現，最后集中使用，便于維護的同時也是代碼更加清晰。

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轉載于:https://www.cnblogs.com/fyy30/p/9710972.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的结对编程之四则运算（马仪生、李瑞恒）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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