作业四：个人项目-小学四则运算之JAVA版

作业的要求来自于：https://edu.cnblogs.com/campus/gzcc/GZCC-16SE2/homework/2186

代码所在的github远程仓库的地址：https://github.com/lyh-2333/lyhthree

　　github仓库文件：项目文件（Operations.zip）；代码文件（operstions.txt）；可执行文件（public.zip）。

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一、需求分析

　　任何编程语言都可以，命令行程序接受一个数字输入，然后输出相应数目的四则运算题目和答案。例如输入数字是 30， 那就输出 30 道题目和答案。 运算式子必须至少有两个运算符，运算数字是在 100 之内的正整数，答案不能是负数。 如：23 - 3 * 4 = 11。

　　统计用户共答对多少道题。

二、功能设计

　　1.根据用户要求的题目数n，循环n次输出随机的四则运算。

　　 2.判断用户输入值是否正确，并给出正确题目数。

　　 3.运算答案不能小于0，小于0就重新在后台出题目。

三、详细设计

　　随机产生三个100以内的正整数和四个分别用“1”-“4”代表+，-，*，/运算符号，通过对四则运算中乘除和加减的优先级别判断：先乘除后加减，在计算函数中遍历运算符数组中乘除符号后进行优先计算，之后再对乘除计算之后的运算数进行相加减运算。

　　遇到当随机产生的正整数运算题计算结果为负数时，递归重新生成运算题，直至结果是大于零时所产生的题目打印在控制台上，用户输入答案，答案与结果匹配正确即累加正确题数，错误的输出打印正确结果，当全部运算题做完后输出统计结果。

代码实现：

　　1）主要运算

 　　public void operation(int n){
         int op1,op2;
         for (int i = 0; i < n; i++) {
             num1 = new Random().nextInt(100)+1;
             num2 = new Random().nextInt(100)+1;
             num3 = new Random().nextInt(100)+1;
             op1=new Random().nextInt(4)+1;//用1~4随机生成的整数来代表加、减、乘、除四个运算符
             op2=new Random().nextInt(4)+1;
             //整数1代表加法
             if(op1 == 1){
                 String str = num1 + "+" + num2;//str为输出提示语句（公式）
                 if(op2 == 1){
                     result = add(num1,num2);
                     result = add(result,num3);
                     str = str + "+" + num3;/*++*/
                 }
                 else if(op2 == 2){
                     result = add(num1,num2);
                     //while循环确保此result值大于等于num3，从而保证最终答案不为负数
                     while(result < num3){
                         num3 = new Random().nextInt(100)+1;
                     }
                     result = sub(result,num3);
                     str = str + "-" + num3;/*+-*/
                 }
                 /*乘法除法做优先级处理*/
                 else{
                     str = pri(op1,op2);
                 }
                 print(str);
             }
             //整数2代表减法
             else if(op1 == 2){
 //                String str = num1 + "-" + num2;
                 String str = "";
                 if(op2 == 1){
                     result = sub(num1,num2);
                     //while循环确保此result的绝对值小于等于num3的绝对值，从而保证最终答案不为负数
                     while(Math.abs(result) > Math.abs(num3)){
                         num3 = new Random().nextInt(100)+1;
                     }
                     result = add(result,num3);
                     str = num1 + "-" + num2 + "+" + num3;
                 }
                 else if(op2 == 2){
                     //while循环确保result的值为正数（因为如果这一步result为负数，下一步的result值一定为负数(由于num3一定为正数))
                     while(num1 < num2){//算法不优先，把num1的取值范围缩小了
                         num1 = new Random().nextInt(100)+1;
                     }
                     result = sub(num1,num2);
 //                    str = num1 + "-" + num2;
                     //while循环确保result大于等于num3
                     while(result < num3){
                         num3 = new Random().nextInt(100)+1;
                     }
                     result = sub(result,num3);
                 }
                 /*乘法除法做优先级处理*/
                 else{
                     str = pri(op1,op2);
                 }
                 print(str);
             }
             //整数3代表从乘法
             else if(op1 == 3){
                 String str = num1 + "*" + num2+"*" + num3;
                 result = mul(num1,num2);
                 result = mul(result,num3);
 //                str = operation2(op1,op2,str);
                 print(str);
             }
             //整数4代表除法
             else if(op1 == 4){
                 String str = num1 + "÷" + num2;
                 result = div(num1,num2);
                 str = operation2(op1,op2,str);
                 print(str);
             }
             else {
                 System.out.println("出错了。。。。");
             }
         }
         System.out.println(n+"题中"+"您一共答对了"+mark+"题。");
     }

　　2）对先进行加（减）法再进行乘（除）法的算式进行优先级判断和处理

 　　public String pri(int op1,int op2){
         String str = "";
         /*乘法*/
         if(op2 == 3){
             result = mul(num2,num3);
             str = comPri(op1,op2,str);
             str = str + "*" + num3;
         }
         /*除法*/
         if(op2 == 4){
             result = div(num2,num3);
             str = comPri(op1,op2,str);
             str = str + "÷" + num3;
         }
         return str;
     }
     public String comPri(int op1,int op2,String str){
         if(op1 == 1){
             result = add(num1,result);
             str = num1 + "+" + num2;
         }
         if(op1 == 2){
             //while循环确保最终答案不为负数
             while(num1 < result){
                 num2 = new Random().nextInt(100)+1;
                 num3 = new Random().nextInt(100)+1;
                 result = mul(num2,num3);
             }
             result = sub(num1,result);
             str = num1 + "-" + num2;
         }
         return str;
     }

　　3）对除法中的运算进行分析

 　　public String operation2(int op1,int op2,String str){
         if(op2 == 1){
             result = add(result,num3);
             return str + "+" + num3;
         }
         /*先除后减*/
         else if(op2 == 2){
             //while循环确保最终答案不为负数
             while(result < num3){
                 num1 = new Random().nextInt(100)+1;
                 num2 = new Random().nextInt(100)+1;/*重新生成num1，num2*/
                 result = div(num1,num2);
                 str = num1 + "÷" + num2;
             }
             result = sub(result,num3);
             return str + "-" + num3;
         }
         else if(op2 == 3){
             result = mul(result,num3);
             return str + "*" + num3;
         }
         else{
             /*还未做被除数和除数不为零的操作*/
             result = div(result,num3);
             return str + "÷" + num3;
         }
     }

　　4）输出代码

 　　public void print(String str){

         Scanner s = new Scanner(System.in);
         System.out.print(str + "=");
         int input = s.nextInt();
         if(input == result){
             mark=mark+1;
             System.out.println("回答正确！");
 //            System.out.println("已答对"+mark+"题。");
         }
         else {
             System.out.println("回答错误！正确答案为：" + str + "=" +result);
         }
     }

四、运行结果

　　 

五、问题及解决办法

　　对于如何做到答案不为负数的问题。会出现负数的情况只有：在减法中减数大于被减数。所以我在有减法的运算式中对其减数和被减数进行了对比处理；

　　从上面的运行结果不难看出，对于除法的运算还是未能做到完全正确。其中的问题来源于：我把结果result定义为了int类型，因此我的整个程序都只是做整数部分的运算。

　　我的程序中还未做到的处理是：被除数不为零的操作。

六、过程耗时估计与统计表

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预计时间（分钟）	实际时间（分钟）
Planning	计划	20	20
· Estimate	估计这个任务需要多少时间	180	160
Development	开发	120	150
· Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	20	20
· Design Spec	生成设计文档	10	20
· Design Review	设计复审	10	10
· Coding Standard	代码规范	10	10
· Design	具体设计	30	30
· Coding	具体编码	120	150
· Code Review	代码复审	30	20
· Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	60	120
Reporting	报告	30	30
·	测试报告	10	10
·	计算工作量	10	10
·	并提出过程改进计划	10	10