结对编程（-java-实现）

一 、Github项目地址：https://github.com/mushan520/Four-fundamental-rules-java.git

                              　　 或   https://github.com/SAH2019/as

 

二、PSP表格：

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	60	45
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	60	45
Development	开发	1260	1515
· Analysis	· 需求分析	60	90
· Design Spec	· 生成设计文档	60	60
· Design Review	· 设计复审	30	45
· Coding Standard	· 代码规范	30	60
· Design	· 具体设计	90	90
· Coding	· 具体编码	900	1080
· Code Review	· 代码复审	30	30
· Test	· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	60	90
Reporting	报告	100	140
· Test Report	· 测试报告	30	50
· Size Measurement	· 计算工作量	30	50
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	40	40
合计		1420	1700

三：实现过程

1.因为涉及到分数的相关运算，所以单独设计了一个分数类Fraction，里面实现了分数的加减乘除计算以及分数的显示，以供给其他的类和方法调用

　2.FormulaMaker中展示了整个项目的实现过程：1）随机生成整数或者分数-->2)随机生成四则运算的符号-->3)将生成的运算数和符号连接成算式-->4）对算式进行结果的计算-->5)分别输出结果和算式到文件中。

3.我们所做的程序和老师的要求还有一定的差距，比如分数的表示，目前我们的程序生成的结果，都是以分数形式表示的，比如0/2  ，2/1或者是8/3这种本该用2‘2/3表示的结果，无法正确的按要求显示，这是我们技术上的不成熟导致的，很遗憾。

　　4.以下的导图显示了程序的方法结构。

 

四：代码说明

1.   FormulaMaker ：主要的一个类：用来完成生成随机的算式，以及算式的计算，还有算式和答案的输出

  1 package creater;
  2
  3 import java.io.File;
  4 import java.io.FileWriter;
  5 import java.io.PrintStream;
  6 import java.util.HashSet;
  7 import java.util.Random;
  8 import java.util.Stack;
  9
 10 public class FormulaMaker {
 11     private int numRange;
 12     private int questionsNum;
 13
 14     public FormulaMaker(int numRange, int questionsNum) {
 15         this.numRange = numRange;
 16         this.questionsNum = questionsNum;
 17         makeFormula();
 18         HashSet<String> set = makeFormulas();
 19         Fraction[] arr = getAnswers(set);
 20         outputFormula(set);
 21         outputAnswers(arr);
 22
 23     }
 24
 25     // 获取随机整数
 26     public int getRandomNumber() {
 27         Random rand = new Random();
 28         int RandomNum = rand.nextInt(this.numRange);
 29         if (RandomNum == 0)
 30             RandomNum = RandomNum + 1;
 31         return RandomNum;
 32     }
 33   //获取随机分数
 34     public Fraction getRandomFraction() {
 35         Fraction a = new Fraction(getRandomNumber(), getRandomNumber());
 36         return a;
 37
 38     }
 39
 40     // 获取随机运算符号
 41     public String getRandomSign() {
 42         Random rand = new Random();
 43         String[] operations = { "+", "-", "*", "/" };
 44         return operations[rand.nextInt(4)];
 45     }
 46
 47     public String makeFormula() {
 48         String formula = "";
 49         for (int i = 0; i < 4; i++) {
 50             if (i >= 3) {
 51                 {
 52                     Random rand = new Random();
 53                     int a = rand.nextInt(2);
 54                     switch (a) {
 55                     case 0:
 56                         formula += this.getRandomNumber();
 57                         break;
 58                     case 1:
 59                         formula += getRandomFraction();
 60                         break;
 61                     }
 62                 }
 63                 continue;
 64             }
 65             Random rand = new Random();
 66             int a = rand.nextInt(2);
 67             switch (a) {
 68             case 0:
 69                 formula += this.getRandomNumber() + " " + this.getRandomSign() + " ";
 70                 break;
 71             case 1:
 72                 formula += this.getRandomFraction() + " " + this.getRandomSign() + " ";
 73                 break;
 74             }
 75
 76         }
 77         return formula;
 78     }
 79
 80     // 生成算式集合
 81     public HashSet<String> makeFormulas() {
 82         HashSet<String> set = new HashSet<String>();
 83         while (set.size() < this.questionsNum) {
 84             String formula = this.makeFormula();
 85             set.add(formula);
 86         }
 87         return set;
 88     }
 89
 90
 91     // 比较运算优先级
 92     public int compare(String operator1, String operator2) {
 93         int res = 0;
 94         switch (operator1) {
 95         case "+":
 96         case "-":
 97             if (operator2.equals("+") || operator2.equals("-") || operator2.equals("*") || operator2.equals("/")) {
 98                 res = 1;
 99             } else {
100                 res = -1;
101             }
102             break;
103         case "*":
104         case "/":
105             if (operator2.equals("*") || operator2.equals("/")) {
106                 res = 1;
107             } else {
108                 res = -1;
109             }
110             break;
111         }
112         return res;
113     }
114
115
116     // 生成算式结果
117         public Fraction getAnswer(String formula) {
118
119             int length = 0;
120             String[] formulaArr = formula.split(" ");
121             String operators = "+-*/";
122             Stack<Fraction> opNumbers = new Stack<Fraction>();
123             Stack<String> opOperators = new Stack<String>();
124             opOperators.add("#");// 字符栈中存储个#号，防止栈空
125             while (length < formulaArr.length) {
126                 String op = formulaArr[length++];
127                 if (operators.indexOf(op) > -1) {// 若是运算符,判断优先级
128                     String sign = opOperators.peek();
129                     int priority = compare(op, sign);// 要入栈的跟栈顶的相比
130                     if (priority >= 0) {// 如果要入栈的运算符高或者相等,出栈两个数字,和之前的运算符,计算后,将数字入栈,将字符入栈
131                         opNumbers.add(compute(opOperators, opNumbers));
132                         opOperators.add(op);
133                     } else {// 入栈运算符优先级低，直接入栈
134                         opOperators.add(op);
135                     }
136                     continue;
137                 }
138                 // 若是数字,则入栈
139                 if (op.matches("\\d+/\\d+")) {
140                     String[] strs = op.split("/");
141                     int fenZi = Integer.parseInt(strs[0]);
142                     int fenMu = Integer.parseInt(strs[1]);
143                     opNumbers.add(new Fraction(fenZi, fenMu));
144                 } else {
145                     int fenZi = Integer.parseInt(op);
146                     opNumbers.add(new Fraction(fenZi, 1));
147                 }
148
149             }
150             while (opOperators.peek() != "#") {
151                 opNumbers.add(compute(opOperators, opNumbers));
152             }
153                 Fraction lastResult = null;
154                 String resultArr = opNumbers.pop()+"";
155                   if (resultArr.matches("-?\\d+/\\d+")) {
156                        String[] strs2 = resultArr.split("/");
157                     int lastFenZi = Integer.parseInt(strs2[0]);
158                     int lastFenMu = Integer.parseInt(strs2[1]);
159                      lastResult=changeFraction(lastFenZi,lastFenMu);
160
161                     }
162             return lastResult;
163
164         }
165
166
167      //给分数约分
168         public Fraction changeFraction(int a,int b) {
169                   if(a < 0) {
170                       a = -a;
171                       int min = a < b ? a : b;
172                       for (int i = min;i >= 1;i --) {
173                         if (a % i == 0 && b % i == 0) {
174                           a=a/i;
175                           b=b/i;
176                             break;
177                   }
178
179                    }
180                       return new Fraction(-a,b) ;
181                   }
182
183                   int min = a < b ? a : b;
184                   for (int i = min;i >= 1;i --) {
185                     if (a % i == 0 && b % i == 0) {
186                       a=a/i;
187                       b=b/i;
188                         break;
189               }
190
191                }
192                       return new Fraction(a,b) ;
193
194         }
195
196
197
198     // 算式求值
199     public Fraction compute(Stack<String> opOperators, Stack<Fraction> opNumbers) {
200         Fraction num2 = opNumbers.pop();
201         Fraction num1 = opNumbers.pop();
202         String _op = opOperators.pop();
203         Fraction result = null;
204         switch (_op) {
205         case "+":
206             result = num1.add(num2);
207             break;
208         case "-":
209             result = num1.sub(num2);
210             break;
211         case "*":
212             result = num1.multiply(num2);
213             break;
214         case "/":
215             result = num1.div(num2);
216             break;
217         }
218         return result;
219         }
220
221
222     // 生成算式结果数组
223     public Fraction[] getAnswers(HashSet<String> set) {
224         Fraction[] arr = new Fraction[set.size()];
225         int i = 0;
226         for (String str : set) {
227             arr[i++] = getAnswer(str);
228         }
229         return arr;
230     }
231
232     // 输出算式到文件
233     public String outputFormula(HashSet<String> set) {
234         File file = new File("Exercises.txt");
235         try {
236             int b = 1;
237             PrintStream ps1 = new PrintStream(file);
238             for (String str : set) {
239
240                 ps1.println(b + ".  " + str + "=");
241                 b++;
242             }
243             ps1.close();
244         } catch (Exception e) {
245             System.out.println("Error" + e.getMessage());
246             System.exit(0);
247         }
248         return file.getAbsolutePath();
249     }
250
251     // 输出答案到文件
252     public String outputAnswers(Fraction[] arr) {
253         File file = new File("Answers.txt");
254         try {
255             PrintStream ps2 = new PrintStream(file);
256             for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
257                 ps2.print(i + 1 + ". ");
258                 ps2.println(arr[i]);
259             }
260             ps2.close();
261         } catch (Exception e) {
262             System.out.println("Error" + e.getMessage());
263             System.exit(0);
264         }
265         return file.getAbsolutePath();
266     }
267
268 }

2.     Fraction  分数类，计算分数的加减乘除以及显示分数：

 1 package creater;
 2
 3 public class Fraction {
 4
 5     int fenzi;
 6     int fenmu;
 7
 8     public Fraction(int fenzi, int fenmu) {
 9         if (fenmu == 0) {
10             throw new IllegalArgumentException("分母不能为0");
11         }
12         this.fenzi = fenzi;
13         this.fenmu = fenmu;
14     }
15
16     // 分数的加法
17     public Fraction add(Fraction other) {
18         int fm = this.fenmu * other.fenmu;
19         int fz = this.fenzi * other.fenmu + other.fenzi * this.fenmu;
20         return new Fraction(fz, fm);
21     }
22
23     // 分数的减法
24     public Fraction sub(Fraction other) {
25         int fm = this.fenmu * other.fenmu;
26         int fz = this.fenzi * other.fenmu - other.fenzi * this.fenmu;
27         return new Fraction(fz, fm);
28     }
29
30     // 分数的乘法
31     public Fraction multiply(Fraction other) {
32         int fm = this.fenmu * other.fenmu;
33         int fz = this.fenzi * other.fenzi;
34         return new Fraction(fz, fm);
35     }
36
37     // 分数的除法
38     public Fraction div(Fraction other) {
39
40         int fm = this.fenmu * other.fenzi;
41         int fz = this.fenzi * other.fenmu;
42         return new Fraction(fz, fm);
43     }
44
45     // 分数的显示
46     public String toString() {
47
48
49
50         return fenzi + "/" + fenmu;
51     }
52
53
54 }

3.creater  类包含主方法，程序的开始。

 1 package creater;
 2
 3 import java.util.Scanner;
 4
 5 public class creater {
 6
 7     public interface Fraction {
 8
 9     }
10
11     public static void main(String[] args) {
12         // TODO 自动生成的方法存根
13         long startTime = System.currentTimeMillis();
14         Scanner choose = new Scanner(System.in);
15         System.out.println("************************************欢迎来到四则运算生成器******************************************");
16         System.out.println("请选择生成题目数量：");
17         int questionsNum = choose.nextInt();
18         System.out.println("请输入算术范围：");
19         int numRange = choose.nextInt();
20
21         new FormulaMaker(numRange, questionsNum);
22         System.out.println("题目文件生成完毕！");
23         long endTime = System.currentTimeMillis();
24         System.out.println("程序运行时间：" + (endTime - startTime) + "ms");    //输出程序运行时间
25     }
26
27 }

五：测试结果

结果一：测试结果比较小的时候（如生成20道题，算数在10以内）

控制台显示内容：

1.生成的算式文件--Exercises.txt

2.生成的答案文件--Answers.txt

结果二：程序能支持一万道题目的生成

控制台显示内容：

1.生成的算式文件--Exercises.txt

2.生成的答案文件--Answers.txt

六：项目小结

　　本次的项目和上次相比有许多不同的地方，在项目完成后，做出以下结论：第一：这一次是两个人一同做一个项目，这样会比一个人单独做会简单一些。毕竟合作的作用就是1+1>2 。但是两个人合作也会有一些弊端，比如两个人的分工合作的调度是一个问题。第二：这是第二次的作业，明显的比上一次有了更多的做项目的经验，但是却发现了新的问题，就是编程知识的不足，这是项目经验弥补不了的，比如在大脑中构思好了某一个方法的流程和结构，但是总会在一些小细节上卡住，虽然说是小细节，但是影响也是巨大的。毕竟程序这种东西错了一个标点符号都是不可行的。第三：程序的方法之间会有紧密的联系，牵一发而动全身，因此后期的修改工作也是比较复杂。总而言之，提升自己的知识储备是当务之急！

项目作者：朱伟彬3117004639      商爱虎3117004626