so easy, too happy

一、预估与实际

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划
• Estimate	• 估计这个任务需要多少时间	10	8
Development	开发
• Analysis	• 需求分析 (包括学习新技术)	30	20
• Design Spec	• 生成设计文档	30	30
• Design Review	• 设计复审	10	15
• Coding Standard	• 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10	10
• Design	• 具体设计	25	20
• Coding	• 具体编码	200	120
• Code Review	• 代码复审	20	25
• Test	• 测试（自我测试，修改代码，提交修改）	120	110
Reporting	报告
• Test Repor	• 测试报告	40	50
• Size Measurement	• 计算工作量	10	10
• Postmortem & Process Improvement Plan	• 事后总结, 并提出过程改进计划	30	50
		合计	468

二、需求分析

我通过百度查看一，二年数学教学大纲的方式了解到，小学一年级数学有如下的几个特点：

• 特点1：
  • 都是一百以内加减法
• 特点2：
  • 都是整数
• 特点3：
  • 不会出现负数
• 特点3：
  • 一年级只能是两位数加、减整十数和两位数加、减一位数
• 特点4：
  • 二年级加法是两位数加减两位数
• 特点4：
  • 二年级乘数法只能是表内乘法和表内除法

经过分析，我认为，这个程序应当：

• 使用的数字大于0，小于100
• 数字用int类型储存
• 涉及减法时要注意相减不会出现负数
• 对于main函数参数数组的长度判断，避免越界
• 使用两个可变字符串储存将要输出到文件中的字符串

三、设计

1. 设计思路

• 程序有一个类，四个方法，主要涉及到三种业务：
  • 对输入的参数进行判断，保证参数的合法性
  • 随机生成两个100以内的正整数，和运算符号并进行运算
  • 将生成的题目和答案写入out.txt中
• 算法的关键：
  • 判断输入的参数是否合法，对于不合法的各种情况需给予提示
  • 生成的数字是否满足大纲要求时的判断逻辑

2. 实现方案

• 准备工作：先在Github上创建仓库，克隆到本地,编写代码后通过git上传到Github上
• 技术关键点：
• 在判断用户输入时难点在于判断输入的数字不能过大，一年几的题目都是100以内，两个数组最多不超过10000种（如果考虑相减后无负数则会更少），命令行运行程序输入的参数储存在字符串中，所以可以通过判断字符串的长度不超过4，还有一个注意点对于输入0000001这中参数应该先将字符串的前导0去除后再判断
• java中通过Math中random()方法生成一个0~1的小数，然后乘100取整得到需要的数字
• 在生成随机数后需要针对加减乘除四种情况处理生成的数字，使之符合大纲要求
  • 加法：当第一个数大于0时，第二个数只能是小于10或者大于0且膜10等于0
  • 减法：先判断第一个和第二个数的大小，确保第一个数大于第二个数，再判断当第一个数大于0且第二个数也大于10时，第二个数等于它自身除10再乘10，以确保第二个数是一个整十数
  • 乘法：两个数都必须小于10
  • 除法：当第一个数是两位数时，第二个数必须小于10
• 每次生成的题目和答案可以分别保存到两个StringBuffer对象中，然后通过字符流输入到文件中，注意保证文件路径必须存在，不存在的话需要创建路径

四、编码

• 设计思路：
  • 先通过scanner函数接收用户的输入来进行调试，最后再改为使用main函数的参数。
  • 通过正则匹配输入的参数是否全为数字，然后检验数字的位数。
  • 通过Math.random()生成0_{1的随机数，乘101再取整就可以生成0}100的随机数
  • 生成的随机数%2得到0或1来代表 + 或 -
  • 确保生成的数符合大纲要求
  • 因为标准答案在所有题目之后，并且也包含题目，不能直接生成一道题就写入一道在文件中，所以采用两个StringBuffer对象分别保存，最后统一输入文件
  • 对于文件输入先判断文件路径是否存在，不存在要创建路径，再向文件中输入数据
• 遇到的问题与解决方案：
  • 一开始直接检验位数是否大于9，后来经过讨论发现所以的题目中数不会超过10000，并且要先去除字符串的前导0，还有因为是通过正则去匹配是否全为数字，所以不需要再去额外判断是否为负数
  • 如果直接使用生成的随机数进行运算，相减会出现负数，后来加了一个判断，确保第一个数比第二个数大，如果不大就交换两个数
  • 在解决一年级减法中第二个数是整十或者一位数时，写好了逻辑判断但依然有吧符合数据的情况出现，原因在于之后又进行了交换两数，解决方案是先保证第一个数比第二个数大再去处理第二个数为整十（通过除10再乘10）
  • 在存入数据时，一开时想每生成一个数据存入一次，但这样就无法按照要求将标准答案输入到所有题目之后，后来使用两个StringBuffer对象先将题目和答案储存起来，最后同一输出
  • 一开始换行符使用\n 对于输出的文件用记事本打开没有换行，用编辑器打开才能看到换行，这样用户体验不好，后来改用System.lineSeparator()函数调用当前系统的换行符进行换行

1. 调试日志

• 有几率出现java.lang.ArithmeticException / by zero 除零异常, 原因在于除法没有判断除数是否为0
• 有几率出现死循环，原因是每次当生成的数字不符合大纲要求时就重新生成随机数，不能确保在有限时间内获得的想要的数字，解决方案只在每次生成新题目开始调用一次随机数的生成，在计算结果时争对加减乘除分别判断数字是否符合大纲要求，对于不符合的数字通过 / ， % ， *等运算进行处理达到要求不用再次循环生成随机数

2. 关键代码

/**
 * 作用：生成题目
 * @param len 用户要求生成的题目数量
 * @param grade 年级
 */
private static void generatingTopic(int len,int grade) {
	for (int i = 1; i <= len; i++) {
		// 获取两个随机数，num1,num2表示参与计算的两个数字;
		int num1 = (int) (Math.random() * 100);
		int num2 = (int) (Math.random() * 100);

		// symbol代表运算符号;
		int index = (1 == grade) ? ((int) (Math.random() * 10)) % 2 : ((int) (Math.random() * 10)) % 4;
		String symbol = Operator[index];

		//确保加法时和不超过100
		while(0 == index && num1 + num2 >= 100) {
			num1 = (int) (Math.random() * 100);
			num2 = (int) (Math.random() * 100);
		}

		// 计算结果
		int res = 0;
		int remainder = 0; // 余数
		switch (symbol) {
		case " + ":
			// 确保小学1年级题目为两位数加减整十数和两位数加减一位数
			if(1 == grade && num1>10 && num2 >10 && num1%10 != 0 && num2%10 !=0) {
				num2 = num2/10*10;
			}
			res = num1 + num2;
			break;
		case " - ":
			// 确保第一个数比第二个数大，避免相减出现负数，小学加减无负数
			if (num1 < num2) {
				int temp = num1;
				num1 = num2;
				num2 = temp;
			}
			// 确保小学1年级题目为两位数加减整十数和两位数加减一位数
			if(1 == grade && num1>10 && num2 >10 && num2%10 !=0) {
				num2 = num2/10*10;
			}
			res = num1 - num2;
			break;
		case " * ":
			// 确保为表内乘法（两个数都为一位数）
			num1 %= 10;
			num2 %= 10;
			res = num1 * num2;
			break;
		case " / ":
			// 防止除数为0
			while(0 == num2) {
				num2 = (int) (Math.random() * 100);
			}

			// 确保为表内除法（除数只能是一位数，不能使用%，因为又可能出现%的结果为0）
			if(num2>10) {
				num2 /=10 ;
			}

			res = num1 / num2;
			remainder = num1 % num2;
			break;
		}
		// 将题目和答案记录到可变字符串中
		topic.append("(" + i + ") " + num1 + symbol + num2 + System.lineSeparator());
		if (symbol.equals(" / ")) {
			standAnswer.append("(" + i + ") " + num1 + symbol + num2 + " = " + res
					+ (remainder != 0 ? ("..." + remainder) : "") + System.lineSeparator());
		} else {
			standAnswer.append("(" + i + ") " + num1 + symbol + num2 + " = " + res + System.lineSeparator());
		}
	}
}

3. 代码规范

• 第一条：类名使用UpperCamelCase风格，但是以下情形例外：DO / BO / DTO / VO / AO / PO 等。
• 第二条：方法名、参数名、成员变量、局部变量都统一使用 lowerCamelCase 风格，必须遵循驼峰形式。
• 第三条：大括号的使用约定。如果是大括号内为空，则简介地写成{}即可，不需要换行；如果是非空代码块则：
  • 左大括号前不换行。
  • 左大括号后换行。
  • 右大括号前换行。
  • 右大括号后还有 else 等代码则不换行；表示终止的右大括号后必须换行。
• 第四条：左小括号和字符之间不出现空格；同样的，有小括号和字符之间也不出现空格。详见第5条下面正例提示。
  
  反例：if (空格 a == b 空格)
• 第五条： if/for/while/switch/do等保留字与括号之间都必须加空格。
• 第六条：任何二目、三木运算符的左右两边都需要加一个空格。 说明：运算符包括赋值运算符=、逻辑运算符&&、加减乘除符号等。
• 第七条：不同逻辑、不同语义、不同业务的代码之间插入一个空行分割开来以提升可读性。
• 第八条：在一个switch块内，每一个case要么通过break/return等来终止，要么注释说明程序将继续执行到哪一个case为止；在一个switch块内，都必须包含一个default语句并且放在最后，即使空代码。

五、测试

测试	预期结果	实际结果
java MathExam6313	运行程序时请输入两个数字代表要生成的题数和年级。	运行程序时请输入两个数字代表要生成的题数和年级。
java MathExam6313 10	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件
java MathExam6313 10 2	小学2年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件	小学2年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件
java MathExam6313 10 1	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件
java MathExam6313 000000000001 1	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件	小学1年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件
java MathExam6313 000000000001 2	小学2年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件	小学2年级数学题题目已生成，请查看out.txt文件
java MathExam6313 10 3	输入的第二个参数不是1或2，请重新运行，第二个参数输入1或2	输入的第二个参数不是1或2，请重新运行，第二个参数输入1或2
java MathExam6313 100 1 1	最多输入两个个数字参数，第一个代表题目数量，第二个代表年级	最多输入两个个数字参数，第一个代表题目数量，第二个代表年级
java MathExam6313 cbsckj 1	输入的第一个参数不是正整数，请重新运行，输入一个正整数	输入的第一个参数不是正整数，请重新运行，输入一个正整数
java MathExam6313 10 dsv	输入的第二个参数不是1或2，请重新运行，第二个参数输入1或2	输入的第二个参数不是1或2，请重新运行，第二个参数输入1或2
java MathExam6313 9999999999999999	第一个参数数字过大，请重新运行，输入参数	第一个参数数字过大，请重新运行，输入参数

六、总结

• 一开始的时候只是想了一下主要的流程，然后直接在main函数中直接敲代码，最后让整个程序显得又臭又长，拥挤不堪.尤其在调试程序修改代码时，让人头大。后来重构代码，将整个业务逻辑分为三个功能，每个功能一个函数，整个代码立马变得清晰起来。
• 一定要先写注释，再写代码，每一个代码块之间的结构要明确、清晰
• 一定要先写注释，再写代码，每一个代码块之间的结构要明确、清晰
• 一定要先写注释，再写代码，每一个代码块之间的结构要明确、清晰
• 我自己写代码时是会先写注释再写代码，但是在帮其他同学解决问题时发现，基本数大家都不写注释，或者只有零零散散的一点注释，代码块之间的缩进也是混乱的，光看代码就要看好久，才明白他写的是什么，找bug就更难了，代码写清晰了，与人方便，于己方便，先写注释还有一个好处就是帮助自己理清逻辑，当注释写好了，逻辑清楚了，剩下的就像填空题一样了，so easy, too happy
• 还有就是需求分析要弄好，不然代码敲了半天，最后还要反工，我做这道题就是一开始相当然的认为一年级的题目就只是100以内加减法而已，但后来仔细阅读了教学大纲和练习册才发现还有一些其他要求，这时候看着长长的代码欲哭无泪，又得吭哧吭哧改代码
• 每写一个功能就测试一下，这样也可以减少后期bug修改的次数，不然写了半天运行结果发现前面某行代码出错，找bug都要找好久