软导作业之个人实战——四则运算练习软件项目报告

Coding.net源码仓库地址：https://git.dev.tencent.com/Aha_Liang/myCalculator.git

测试步骤：

1.进入src文件夹

2.在命令行输入javac -encoding utf-8 Main.java

3.回车再输入java Main 50

4.回车，将会在根目录下（与src同级）产生result.txt

目录

一、需求分析

二、功能设计 

三、设计实现

四、算法详解

五、测试运行

六、PSP

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一、需求分析

    1.程序可从命令行接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除练习题。

    2.每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。

    3.每个练习题至少要包含2种运算符。

    4.所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数。

    5.将学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中。

    6.支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。算式中存在的括号必须大于2个，且不得超过运算符的个数。

    7.支持真分数的加减法，并且每个分数都化到最简

二、功能设计 

       能够根据用户输入的参数n随机产生n道符合要求的练习题，自动算出答案，并将式子与答案以文档的形式呈现。并实现附加功能：支持有括号的运算、支持真分数的加减运算。

三、设计实现

整个项目共设计了五个类：

    Main类：主类，负责接收命令行的参数并启动程序

    CreateFile类：负责产生result.txt文件，并将学号和产生的练习题写入文件

    SimpleCalculator类：负责随机产生一条带括号的至少2种运算符四则运算的式子，且有3-5个运算符

    ProperFraction类：负责产生真分数式子并计算答案

    Calculator类：负责筛选运算过程中不产生负数和小数的式子，并计算答案

五个类之间的调用关系：

 每个类中的重要函数：

SimpleCalculator类：

      calculatorInteger()：整数生成器

      index(int operatorCount,int operatorTotal, Random random)：产生运算符下标数组，并保证至少有2个不同的运算符

      stitchingFormula(int operatorCount, int[] operatorNum, int[] operatorIndex)：拼接式子

ProperFraction类：

       properFraction()：真分数生成器

       greatFactor(int x,int y)：求最大公因数，用于化简

Calculator类：

        NBL(String str)：结合了调度场算法和逆波兰表达式的求值，计算出式子的答案

        calculate(int a, int b, String stmp)：计算式子每一部分的运算，排除运算过程中出现小数和负数的式子

四、算法详解

关于调度场算法和逆波兰表达式（即后缀表达式）的求值

       调度场算法的作用是将中缀表达式变为后缀表达式，它需要一个队列来装后缀表达式和一个栈来装符号。先从左到右遍历中缀表达式的每个符号和数字，若是数字就入队；若是符号，则判断其与栈顶符号的优先级，若该符号是右括号或其优先级低于栈顶符号，则栈顶元素依次出栈并输出进入队列，并将当前符号进栈，一直到最终输出后缀表达式。

    逆波兰表达式求值步骤（只需要一个栈）：

    1.先初始化一个空栈，开始遍历后缀表达式。

    2.如果字符是一个操作数，则令其入栈。

    3.如果字符是个运算符，则弹出栈里的两个操作数（一定会有两个数在栈里，因为是后缀表达式），进行运算，再把结 果入栈。

    4.到后缀表达式末尾，从栈中弹出结果。

五、测试运行

进入src文件夹，在命令行输入javac -encoding utf-8 Main.java 将类编译成class文件，再输入java Main 50运行class文件。

这里先做一个非法输入和越界测试，如输入java Main e或java Main 1200：

再正常输入如java Main 50，将会在根目录下（与src同级）产生result.txt文件: 

六、PSP

PSP2.1	任务内容	计划共完成需要的时间(h)	实际完成需要的时间(h)
Planning	计划	27	35
·        Estimate	·   估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	27	35
Development	开发	24	29
·        Analysis	·         需求分析 (包括学习新技术)	6	8
·        Design Spec	·         生成设计文档	0	0
·        Design Review	·         设计复审 (和同事审核设计文档)	0	0
·        Coding Standard	·         代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	0	0
·        Design	·         具体设计	2	3
·        Coding	·         具体编码	6	11
·        Code Review	·         代码复审	2	2
·        Test	·         测试（自我测试，修改代码，提交修改）	8	11
Reporting	报告	3	6
·         Test Report	·         测试报告	2	5
·         Size Measurement	·         计算工作量	0.5	0.5
·         Postmortem & Process Improvement Plan	·         事后总结, 并提出过程改进计划	0.5	0.5