2018102996+小学四则运算练习软件项目报告

2018102996+小学四则运算练习软件项目报告

参考代码：
1、实验目的与要求
（1）掌握软件项目个人开发流程。
（2）掌握Coding上发布软件项目的操作方法。

2、实验内容和步骤
任务1：
尝试按照《构建之法》第2章中2.3所述PSP流程，使用JAVA编程语言，独立完成一个3到5个运算符的四则运算练习的命令行软件开发。

软件基本功能要求如下：

程序可接收一个输入参数n，然后随机产生n道加减乘除（分别使用符号±*÷来表示）练习题，每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。

每个练习题至少要包含2种运算符。不得出现负数与非整数。

练习题生成好后，将你的学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“”中，不要输出额外信息，文件目录与程序目录一致。

当程序接收的参数为4时，以下为一个输出文件示例。

2018010203
13+17-1=29
11*15-5=160
3+10+4-16=1
15÷5+3-2=4
软件附加功能要求如下：(请有余力的同学完成)

支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。注意，算式中存在的括号数必须大于2对，且不得超过运算符的个数。（5分）

扩展程序功能支持真分数的出题与运算（只需要涵盖加减法即可），例如：1/6 + 1/8 + 2/3= 23/24。注意在实现本功能时，需支持运算时分数的自动化简，比如 1/2+1/6=2/3，而非4/6，且计算过程中与结果都须为真分数。（5分）
3.设计实现与PSP
1.输入控制
使用技术：正则表达式
2.随机数与随机符号的产生
使用技术：使用ArrayList和HashMap分别产出随机数与随机符号，利用Set的数据结 构特性保证产生符号的唯一性。
3.实现四则运算功能
使用技术：逆波兰式，栈式数据结构
4.文件的输入输出
5.PSP流程
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4.算法详解
1.正则表达式
正则表达式，又称规则表达式。（英语：Regular Expression，在代码中常简写为regex、regexp或RE），计算机科学的一个概念。正则表达式通常被用来检索、替换那些符合某个模式(规则)的文本。
给定一个正则表达式和另一个字符串，我们可以达到如下的目的：
（1）给定的字符串是否符合正则表达式的过滤逻辑（称作“匹配”）：
（2）可以通过正则表达式，从字符串中获取我们想要的特定部分。
（3） 正则表达式使用详解链接地址
2.Collection数据结构及其特性
数据结构按照逻辑关系（数据组织方式）主要划分为以下四类：
（1）集合
（2）线性结构
（3）树结构
（4）图结构
JDK中提供了Collection接口，用于定义一个聚合类应具有的基本功能（方法），而这些功能由接口的实现类完成。
在JDK1.4之后增加了Map接口，定义了映射集合类应具有的基本功能，并提供了散列映射集（HashMap）的实现。

3.逆波兰式
（1）定义：逆波兰式（Reverse Polish notation，RPN，或逆波兰记法），也叫后缀表达式（将运算符写在操作数之后）
（2）作用：实现逆波兰式的算法，难度并不大，但为什么要将看似简单的中序表达式转换为复杂的逆波兰式？原因就在于这个简单是相对人类的思维结构来说的，对计算机而言中序表达式是非常复杂的结构。相对的，逆波兰式在计算机看来却是比较简单易懂的结构。因为计算机普遍采用的内存结构是栈式结构，它执行先进后出的顺序。
（3）将一个普通的中序表达式转换为逆波兰表达式的一般算法是：
首先需要分配2个栈，一个作为临时存储运算符的栈S1（含一个结束符号），一个作为输入逆波兰式的栈S2（空栈），S1栈可先放入优先级最低的运算符#，注意，中缀式应以此最低优先级的运算符结束。可指定其他字符，不一定非#不可。从中缀式的左端开始取字符，逐序进行如下步骤：

（1）若取出的字符是操作数，则分析出完整的运算数，该操作数直接送入S2栈
（2）若取出的字符是运算符，则将该运算符与S1栈栈顶元素比较，如果该运算符优先级(不包括括号运算符)大于S1栈栈顶运算符优先级，则将该运算符进S1栈，否则，将S1栈的栈顶运算符弹出，送入S2栈中，直至S1栈栈顶运算符低于（不包括等于）该运算符优先级，最后将该运算符送入S1栈。
（3）若取出的字符是“（”，则直接送入S1栈顶。
（4）若取出的字符是“）”，则将距离S1栈栈顶最近的“（”之间的运算符，逐个出栈，依次送入S2栈，此时抛弃“（”。
（5）重复上面的1~4步，直至处理完所有的输入字符
（6）若取出的字符是“#”，则将S1栈内所有运算符（不包括“#”），逐个出栈，依次送入S2栈。

a’c’n’k
完成以上步骤，S2栈便为逆波兰式输出结果。不过S2应做一下逆序处理。便可以按照逆波兰式的计算方法计算了！
参考文献：百度百科：逆波兰式
4.文件读写操作
5.Git的使用
Git常见命令：.html
5.测试运行结果

6.代码实现

	Map<Integer, String> opeMap = new HashMap<Integer, String>();//使用HashMapopeMap.put(1, "+");opeMap.put(2, "-");opeMap.put(3, "*");opeMap.put(4, "÷");int opeNum = 0;ArrayList<String> operrayList = new ArrayList<String>();while(opeNum != nums - 1){//生成（随机数 - 1）个运算符Random randomOpe = new Random();int key = Int(4)+1;String ope01 = (key);operrayList.add(ope01);opeNum ++;}

    //  操作符栈private Stack<String> czf_stack = new Stack<>();        // 存放 运算符的栈private  ArrayList<String> ysbds_list = new ArrayList<>();     //存放 原始表达式的 arraylistprivate  ArrayList<String> nblbds_list = new ArrayList<>();      // 存放转换后的 逆波兰式private static final int One = 1;      //private static final int Two = 3;     //private static final int Three = 5;   //规定优先级   Three 最高//  定义一个运算栈private static Stack<String> ys_stack = new Stack<>();// 初始化                             使用StringTokenizer分割 字符串public Main(String bdString) {// TODO Auto-generated constructor stubStringTokenizer stringTokenizer = new StringTokenizer(bdString, "+-*÷()",true);while(stringTokenizer.hasMoreTokens()){ysbds_list.Token());//System.out.Token());}}/*** @author 李明阳* @title: isNum* @date 2016年3月27日 下午7:59:48* @param str* @return boolean*/// 判断 是否是数字public boolean isNum(String str){if(str.matches("[0-9]+")){    //这里使用正则表达式 验证是否是数字//System.out.println("Y");return true;}else{//System.out.println("N");return false;}}// 判断 是否是操作符public boolean isCzf(String str){if(str.matches("[\+\-\*\÷\(\)]")){//System.out.println("Y");return true;}else{//System.out.println("N");return false;}}// 获取 优先级public int getYxj(String str){switch(str){case "(":return Three;case "*":case "÷":return Two;case "+":case "-":return One;case ")":return 0;default : return -1;}}/*** * @author 李明阳* @title: isYxj* @date 2016年3月28日 上午9:00:02* @param str1* @param str2* @return boolean*/// 判断优先级 public boolean isYxj(String str1,String str2){return getYxj(str1) > getYxj(str2);   }/*** * @author 李明阳* @title: stack_czf* @date 2016年3月28日 上午9:01:12* @param czf void*///   ********* 当 当前操作元素为 操作符时**********    这里是 核心代码， 用于操作符栈的判断public void stack_czf(String czf){//判断当前栈内是否为空if(czf_stack.isEmpty()){czf_stack.push(czf);return;}//判断是否为 (if("(".equals(czf)){czf_stack.push(czf);return;}//判断是否为 )if(")".equals(czf)){String string = "";while(!"(".equals(string = czf_stack.pop())){nblbds_list.add(string);}return;}//如果 当前栈顶元素是  (  直接入栈if("(".equals(czf_stack.peek())){czf_stack.push(czf);return;}// 判断 与 栈顶元素的优先级 , > 为trueif(isYxj(czf, czf_stack.peek())){czf_stack.push(czf);return;}if(!isYxj(czf, czf_stack.peek())){nblbds_list.add(czf_stack.pop());stack_czf(czf);   //这里调用函数 本身，并将本次的操作数传参}}/*** * @author 李明阳* @title: zz_hz* @date 2016年3月28日 上午9:28:44 void*/// 中缀 —> 后缀public void zz_hz(){// 遍历原始表达式listfor(String str:ysbds_list){//System.out.println("->  " + str);if(isNum(str)){nblbds_list.add(str);}else if(isCzf(str)){stack_czf(str);}else{System.out.println("非法");}}// 遍历完原始表达式后  将操作符栈内元素 全部添加至 逆波兰表达式listwhile(!czf_stack.isEmpty()){//System.out.println("即将 " + czf_stack.peek());nblbds_list.add(czf_stack.pop());}}/*** * @author 李明阳* @title: jsff* @date 2016年3月28日 上午10:03:01* @param s1* @param s2* @param s3* @return int*/// 具体计算方法public Float jsff(String s1,String s2,String s3){float a = Float.parseFloat(s2);float b = Float.parseFloat(s1);switch(s3){case "+":return a+b;case "-":return a-b;case "*":return a*b;case "÷":return a/b;default : return (float) 0.0;}}/*** * @author 李明阳* @title: js_nbl* @date 2016年3月28日 下午3:21:41* @return float*///  计算 逆波兰式public Float js_nbl(){

7.总结
由于个人对项目的不重视，没有对项目的需求进行仔细的分析，在前期设计阶段花费了大量的时间，这是一个很严重的错误，此次在短时间内体验了一个完整的项目流程，在设计阶段的失误导致在编码阶段错误连连，代码规范性差，可读性差，在以后的项目实践当中，必须吸取经验，特别是在项目设计阶段犯的错误必须要改正。现在依然对自己使用构造方法来建立栈结构表示很别扭，在今后应该找到好的解决方法。