C#窗体->>随机四则运算(计算表达式)

用户需求：

程序能接收用户输入的整数答案，并判断对错
程序结束时，统计出答对、答错的题目数量。
补充说明：0——10的整数是随机生成的
用户可以选择四则运算中的一种
用户可以结束程序的运行，并显示统计结果。
在此基础上，做增量开发。

增量内容: 1）处理用户的错误输入，比如输入字母或符号等，处理除法运算中分母为0的情况，处理结果为负数的情况，保证是小学水平不出现负数，比如不能出现5-8=-3这种情况；
              2）用户可以设定倒计时；
              3）用户可以设定随机整数的范围和题目数量；
              4）用户可以选择哪种计算类型，比如加减乘除，或可选择软件随机生成四则运算中的一种；
              5）用户可以选择随机生成的题目中是否带有小括号，比如（2+3）*5，如果是gui程序，添加这个功能可以用复选框实现。
              6）保证生成过的题目不再重复出现。

设计思路：

             因为是做增量啊，所以呢，我在看了5和6这两个增量之后，第一感觉是有点难度。这次和之前的运算不同的地方是：
             对于5）：加了小括号，这就要考虑优先级了，并且不能再用两个文本框来生成两个数字进行运算了。所以我考虑，把两个文本框合成一个文本框，这样的话就让它来存生成的一个式子，最后只对这个式子进行运算就OK了，这不但可以生成两个数的运算表达式，还可以生成三个数的运算表达式，就看你怎么定义出题方法了。当然了，想的是很简单，毕竟生成的是一个式子而并非两个数进行计算那么简单了。所以我继续分析，就对后面的这个式子进行研究啊。首先它是一个字符串表达式，而进行计算的话肯定不能用string类型的来进行计算。所以用队列把表达式里的每一个数取出来，并定义一个栈，让取出的元素放到栈里，这样的话只对栈里元素用逆波兰式进行计算就可以了。
             1.对于实现 出题为一个字符串表达式，我用了如下这种方法：

                            n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
                            n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
                            int n3 = ran.Next(1, int.Parse(textBox5.Text));
                            textBox1.Text += "(";
                            if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + "）";
                            else textBox1.Text += n1;
                            if (ran.Next(0, 2) == 1) textBox1.Text += "+";
                            else textBox1.Text += "-";
                            if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
                            else textBox1.Text += n2 + ")";
                            if (ran.Next(0, 2) == 1) textBox1.Text += "*"+n3;
                            else textBox1.Text += "/" + n3;
                            break;

             2.对于让它连续出一种运算的表达式，根据最小取值范围的字符长度，也就是截取第一个运算数后面的运算符来进行判断。如下：

                    if (s.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "+")
                    {
                        RandomNumjia();
                    }

             3.在准备工作做好之后就是进行计算了：

代码实现：

Form1.cs

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.ComponentModel;
  4 using System.Data;
  5 using System.Drawing;
  6 using System.Linq;
  7 using System.Text;
  8 using System.Windows.Forms;
  9 
 10 namespace _Random
 11 {
 12     public partial class Form1 : Form
 13     {
 14         public Form1()
 15         {
 16             InitializeComponent();
 17         }
 18         public static int select = 0;
 19         public static int Count = 0;
 20         private int t = 60;
 21         public static int right = 0;
 22 
 23         private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
 24         {
 25             label2.Text = t.ToString();
 26             timer1.Enabled = true;
 27             timer1.Interval = 1000;
 28             timer1.Start();
 29         }
 30 
 31         private void RDN()
 32         {
 33             Random ran=new Random();
 34             int n1,n2;
 35             if (textBox4.Text==""&&textBox5.Text=="")
 36             {
 37                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
 38                 return;
 39             }
 40             if (checkBox1.Checked == true)
 41                 select = 1;
 42             for (int i = 0; i < int.Parse(textBox6.Text); i++)
 43             {
 44                 textBox1.Clear();
 45                 switch (select)
 46                 {
 47                     case 1:
 48                         {
 49                             n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
 50                             n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
 51                             int n3 = ran.Next(1, int.Parse(textBox5.Text));
 52                             textBox1.Text += "(";
 53                             if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + "）";
 54                             else textBox1.Text += n1;
 55                             if (ran.Next(0, 2) == 1) textBox1.Text += "+";
 56                             else textBox1.Text += "-";
 57                             if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
 58                             else textBox1.Text += n2 + ")";
 59                             if (ran.Next(0, 2) == 1) textBox1.Text += "*"+n3;
 60                             else textBox1.Text += "/" + n3;
 61                             break;
 62                         }
 63                 }
 64                 
 65                 textBox3.Text = "";
 66             }                
 67         }
 68 
 69         private void RandomNumjia()
 70         {
 71             textBox1.Clear();
 72             textBox3.Clear();
 73             if (textBox4.Text == "" && textBox5.Text == "")
 74             {
 75                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
 76                 return;
 77             }
 78 
 79             Random ran = new Random();
 80             int n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
 81             int n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
 82             if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + ")";
 83             else textBox1.Text += n1;
 84             textBox1.Text += "+";
 85             if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
 86             else textBox1.Text += n2; 
 87         }
 88 
 89         private void RandomNumjian()
 90         {
 91             textBox1.Clear();
 92             textBox3.Clear();
 93             if (textBox4.Text == "" && textBox5.Text == "")
 94             {
 95                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
 96                 return;
 97             }
 98 
 99             Random ran = new Random();
100             int n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
101             int n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
102             if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + ")";
103             else textBox1.Text += n1;
104             textBox1.Text += "-";
105             if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
106             else textBox1.Text += n2;
107         }
108 
109         private void RandomNumcheng()
110         {
111             textBox1.Clear();
112             textBox3.Clear();
113             if (textBox4.Text == "" && textBox5.Text == "")
114             {
115                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
116                 return;
117             }
118 
119             Random ran = new Random();
120             int n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
121             int n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
122             if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + ")";
123             else textBox1.Text += n1;
124             textBox1.Text += "*";
125             if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
126             else textBox1.Text += n2;
127         }
128 
129         private void RandomNumchu()
130         {
131             textBox1.Clear();
132             textBox3.Clear();
133             if (textBox4.Text == "" && textBox5.Text == "")
134             {
135                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
136                 return;
137             }
138 
139             Random ran = new Random();
140             int n1 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
141             int n2 = ran.Next(int.Parse(textBox4.Text), int.Parse(textBox5.Text));
142             if (n1 < 0) textBox1.Text += "(" + n1 + ")";
143             else textBox1.Text += n1;
144             textBox1.Text += "/";
145             if (n2 < 0) textBox1.Text += "(" + n2 + ")";
146             else textBox1.Text += n2;
147         }
148 
149         private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
150         {
151             if (t <= 0)
152             {
153                 timer1.Enabled = false;
154                 textBox3.Enabled = false;
155                 MessageBox.Show("时间到！");
156                 textBox3.Enabled = false;
157                 Form2 frm2 = new Form2();
158                 frm2.ShowDialog();
159             }
160             t = t - 1;
161             label2.Text = t.ToString();
162         }
163 
164         private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
165         {
166             timer1.Stop();
167             Form2 frm2 = new Form2();
168             frm2.ShowDialog();
169         }
170 
171         private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
172         {
173             RandomNumjia();
174         }
175 
176         private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
177         {
178             RandomNumjian();
179         }
180 
181         private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
182         {
183             RandomNumcheng();
184         }
185 
186         private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
187         {
188             RandomNumchu();
189         }
190 
191         private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
192         {
193             if (textBox4.Text == "" && textBox5.Text == "")
194             {
195                 MessageBox.Show("请输入取值范围!");
196                 return;
197             }
198             else
199             {
200                 for (int i = 0; i < int.Parse(textBox6.Text);i++)
201                 {
202                     RDN();
203                 }
204             }
205         }
206 
207         private void textBox3_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e)
208         {
209             string result = textBox1.Text;
210 
211             if (Count == int.Parse(textBox6.Text))
212             {
213                 Form2 frm2 = new Form2();
214                 frm2.ShowDialog();
215             }
216 
217             if (e.KeyCode == Keys.Enter)
218             {
219                 if (textBox3.Text == Calucate(result).ToString())   //直接调用Calucate这个方法计算result的值并与输入的值进行比较
220                 {
221                     right++;
222                     Count++;
223                     MessageBox.Show("回答正确！");
224                 }
225 
226                 else
227                 {
228                     MessageBox.Show("答题错误！");
229                     Count++;
230                     string s = textBox1.Text;
231                     if (s.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "+")
232                     {
233                         RandomNumjia();
234                     }
235                     else if (s.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "-")
236                     {
237                         RandomNumjian();
238                     }
239                     else if (s.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "*")
240                     {
241                         RandomNumcheng();
242                     }
243                     else if (s.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "/")
244                     {
245                         RandomNumchu();
246                     }
247                     else if (s.Length > 5)
248                     {
249                         RDN();
250                     }
251                 }
252 
253                 string m = textBox1.Text;
254                 if (m.Substring(textBox4.TextLength, 1) == "+")
255                 {
256                     RandomNumjia();
257                 }
258                 else if (m.Substring(1, 1) == "-")
259                 {
260                     RandomNumjian();
261                 }
262                 else if (m.Substring(1, 1) == "*")
263                 {
264                     RandomNumcheng();
265                 }
266                 else if (m.Substring(1, 1) == "/")
267                 {
268                     RandomNumchu();
269                 }
270                 else if (m.Length > 5)
271                 {
272                     RDN();
273                 }
274             }
275         }
276 
277         const string operators = "+-*/";                 //运算符
278         static Dictionary<char, int> priorities = null;  //优先级
279 
280         static void Calculator()                         //添加了四种运算符以及四种运算符的优先级
281         {
282             priorities = new Dictionary<char, int>();    
283             priorities.Add('#', -1);                     
284             priorities.Add('+', 0);
285             priorities.Add('-', 0);
286             priorities.Add('*', 1);
287             priorities.Add('/', 1);
288         } 
289 
290         static int Compute(int leftNum, int rightNum, char op)  //这是一种方法，用来计算左右两个数的静态方法！
291         {
292             switch (op)
293             {
294                 case '+': return leftNum + rightNum;
295                 case '-': return leftNum - rightNum;
296                 case '*': return leftNum * rightNum;
297                 case '/': return leftNum / rightNum;
298                 default: return 0;
299             }
300         }
301 
302         static bool IsOperator(char op)                  //每次判断这个字符是否是运算符？
303         {
304             return operators.IndexOf(op) >= 0;
305         }
306 
307         static bool IsAssoc(char op)                //返回一个关联符号
308         {
309             return op == '+' || op == '-' || op == '*' || op == '/';
310         }
311 
312         static Queue<object> QueueSort (string expression)           // 队列排序   
313         {
314             Queue<object> result = new Queue<object>();             
315             Stack<char> operatorStack = new Stack<char>();           //运算符栈
316             operatorStack.Push('#');
317             char top, cur, tempChar;                                          //top栈顶，current最近的；
318             string tempNum;
319             for (int i = 0, j; i < expression.Length; )                 //取出表达式
320             {
321                 cur = expression[i++];                                  //取出表达式的每个字符赋给cur
322                 top = operatorStack.Peek();                             //栈顶元素赋给top此时为"#"
323 
324                 if (cur == '(')                                         //将左括号压栈,此时栈顶元素为"("
325                 {
326                     operatorStack.Push(cur);
327                 }
328                 else
329                 {
330                     if (IsOperator(cur))                             //如果是运算符的话
331                     {
332                         while (IsOperator(top) && ((IsAssoc(cur) && priorities[cur] <= priorities[top])) || (!IsAssoc(cur) && priorities[cur] < priorities[top]))
333                         {
334                             result.Enqueue(operatorStack.Pop());     //如果元素为运算符并且优先级小于栈顶元素优先级，出栈
335                             top = operatorStack.Peek();              //继续把栈顶元素赋给top
336                         }
337                         operatorStack.Push(cur);                     //把数字压栈
338                     }
339                     else if (cur == ')')                           //将右括号添加到结尾
340                     {
341                         while (operatorStack.Count > 0 && (tempChar = operatorStack.Pop()) != '(')
342                         {
343                             result.Enqueue(tempChar);
344                         }
345                     }
346                     else
347                     {
348                         tempNum = "" + cur;
349                         j = i;
350                         while (j < expression.Length && (expression[j] == '.' || (expression[j] >= '0' && expression[j] <= '9')))
351                         {
352                             tempNum += expression[j++];
353                         }
354                         i = j;
355                         result.Enqueue(tempNum);
356                     }
357                 }
358             }
359             while (operatorStack.Count > 0)
360             {
361                 cur = operatorStack.Pop();
362                 if (cur == '#') continue;
363                 if (operatorStack.Count > 0)
364                 {
365                     top = operatorStack.Peek();
366                 }
367 
368                 result.Enqueue(cur);
369             }
370 
371             return result;
372         }
373 
374         static int Calucate(string expression)
375         {
376             try
377             {
378                 var rpn = QueueSort(expression);                   //rpn逆波兰表达式reverse polish notation 
379                 Stack<int> operandStack = new Stack<int>();
380                 int left, right;
381                 object cur;
382                 while (rpn.Count > 0)
383                 {
384                     cur = rpn.Dequeue();                           //出列
385                     if (cur is char)                               //如果cur为字符的话
386                     {
387                         right = operandStack.Pop();                //右边的数字出栈
388                         left = operandStack.Pop();                 //左边的数字出栈
389                         operandStack.Push(Compute(left, right, (char)cur));    //此时调用compute方法
390                     }
391                     else
392                     {
393                         operandStack.Push(int.Parse(cur.ToString()));            //是数字就压栈
394                     }
395                 }
396                 return operandStack.Pop();
397             }
398             catch
399             {
400                 throw new Exception("表达式格式不正确！");
401             }
402         }
403 
404     }
405 }

 

代码编写过程：

Form2.cs

 

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.ComponentModel;
 4 using System.Data;
 5 using System.Drawing;
 6 using System.Linq;
 7 using System.Text;
 8 using System.Windows.Forms;
 9 
10 namespace _Random
11 {
12     public partial class Form2 : Form
13     {
14         public Form2()
15         {
16             InitializeComponent();
17         }
18 
19         private void Form2_Load(object sender, EventArgs e)
20         {
21             textBox1.Text = Form1.Count.ToString();
22             textBox2.Text = Form1.right.ToString();
23             textBox3.Text = (Form1.Count - Form1.right).ToString();
24         }
25 
26     }
27 }

 运行过程：

答题的时候给出取值范围，和预想答题数目，然后点击随机，这时程序就会生成一个式子。
当我在输入答案并回车的时候会对生成的式子进行计算，并与输入的答案进行比较。

 当时间用完，或者点击结束运算的时候，会弹出测试结果并提示时间到。

 PSP耗时分析：

结对编程总结：

说明：我们一起做了1个增量

5）用户可以选择随机生成的题目中是否带有小括号，比如（2+3）*5。

 

这次结对编程呢，还是和李燕燕一块的。总体来说，这次作业对我们来说确实有难度，因为那个逆波兰式我之前根本没有听说过，等到用到的时候才发现自己学到的知识真是太少了。我之前是觉得只要学到老师教的东西就行了，其实并不是，老师教的东西远远不够，想要使自己的编程能力提高，还是要靠我们自己学习。我们学了一种语言C#，没人会再教我们第二种语言，那么这第二种、第三种语言...需要我们自己来学了。比如这次逆波兰式我不会了，我就上网查啊查，折腾着，也想过要放弃不做了，但是我是那种看到别人能做出来相信自己也能做出来的人。所以我先是编写了一个控制台的小程序，一点一点测试，慢慢再加入到窗体，直到最后测试通过。才发现原来我是可以的！我觉得这种自主学习的方式我一定要坚持下去！通过这次结对编程，我认为：自主学习比较重要！！！

转载于:https://www.cnblogs.com/yumaster/p/4912248.html