开放原子开发者工作坊

项目地址：https://git.coding.net/meiyoupiqidefan/Four-Operations.git

 

目录：

一、需求分析

二、功能设计

三、设计实现

四、算法详解

五、测试运行

六、粘贴代码

七、总结

八、展示PSP

 

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一、需求分析

由于每次出题的数目不定，所以要求题数参数n由控制台输入

小学生水平有限，故每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间。

为了让小学生得到充分锻炼，每个练习题至少要包含2种运算符。同时，由于小学生没有分数与负数的概念，所出的练习题在运算过程中不得出现负数与非整数。

 

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二、功能设计

　　基本功能：

　　　　实现3~5个运算符的，两位数以内的，不含小数点的加减乘除四则运算

 

　　扩展功能：

　　　　支持有括号的运算式

　　　　扩展程序功能支持真分数加减法的出题与运算

　　　　支持运算时分数的自动化简

 

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三、设计实现

　　设计包括你会有哪些类，这些类分别负责什么功能，他们之间的关系怎样？你会设计哪些重要的函数，关键的函数是否需要画出流程图？函数之间的逻辑关系如何？

　　一个类，Main类，实现基本功能的所有要求

　　Main类下有3个函数：main，evaluateExpression，processOneOperator

　　　　main： 生成四则运算式子

　　　　evaluateExpression：计算后缀表达式

　　　　processOneOperator：对操作符栈顶的一个操作符进行计算

 

 

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四、算法详解

　　请描述你生成题目与解答题目用到的算法，并说明在求解题目时你是如何使用调度场算法 或其他算法来处理不同运算符的优先级的？

　　 利用了栈，调度场算法等

　　 调度场算法思想：

    从左到右遍历中缀表达式的每个数字和符号，若是数字就输出，即成为后缀表达式的一部分；若是符号，则判断其与栈顶符号的优先级，优先级不高于栈顶符号则栈顶元素一次出栈并输出，并将当前符号进栈，一直到最终输出后缀表达式为止。

    　　逆波兰表达式求值：

    从左到右遍历后缀表达式的每个数字和字符，遇到是数字就进栈，遇到是符号，就将处于栈顶两个数字出栈进行运算，运算结果进栈，一直到最终获得结果。

    一个栈存放数字，一个栈存放操作符

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五、测试运行

你的程序必须是可运行的，请展示程序的运行截图，包括题目要求实现功能对应的运行截图。这些截图说明你的程序确实完成了项目需求，如果程序实现了扩展需求，也请大方秀出来。

 

 

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 六、粘贴代码

　　粘贴自己觉得比较独特的或满意的代码片段，用博客园正确的代码控件来显示。（提示：要有必要的注释说明，提示：不要贴所有代码！不符合规定的要倒扣分）

 

//生成算术式
int size = list.size();
            String[] array = (String[]) list.toArray(new String[size]);
            
            Random random = new Random();
            String str ="";
            int[] number=new int[6];
            boolean flag2 = true;
            while (flag2) {
                int[] index = null;
                int op_number = random.nextInt(3) + 3; // 3-5个运算符,运算符个数
                index = new int[op_number];
                for (int j = 0; j < op_number; j++){
                    index[j] = random.nextInt(4);
                    number[j] = random.nextInt(100);
                    str += number[j]+array[index[j]];
                    }
                // 随机选择运算符
                for (int j = 1; j < op_number; j++) {
                    if (index[0] != index[j])
                        flag2 = false;
                }
                str=str+random.nextInt(100);
            }

        // 后缀表达式
        for (int i = 0; i < result.size(); i++) {
            if (result.get(i).equals("+") || result.get(i).equals("-")) {
                // 若字符串为"+"或者"-"，则执行栈中已存数据的加减乘除计算
                while (!operatorStack.isEmpty()
                        && (operatorStack.peek() == '+'
                                || operatorStack.peek() == '-'
                                || operatorStack.peek() == '*' || operatorStack
                                .peek() == '/')) {
                    processOneOperator(operandStack, operatorStack);
                }
                operatorStack.push(result.get(i).charAt(0));// 将操作符压入操作符栈中
            } else if (result.get(i).equals("*") || result.get(i).equals("/")) {
                // 若字符串为"*"或者"/"，则执行栈中已存数据的乘除计算
                while (!operatorStack.isEmpty()
                        && (operatorStack.peek() == '*' || operatorStack.peek() == '/')) {
                    processOneOperator(operandStack, operatorStack);
                }
                operatorStack.push(result.get(i).charAt(0));
            } else {
                // 若遇到的是操作数，则将操作数直接压入操作数栈中
                operandStack.push(Integer.parseInt(result.get(i)));
            }
        }
        // 对栈中数据进行计算，直到栈为空为止
        while (!operatorStack.isEmpty()) {
            processOneOperator(operandStack, operatorStack);
        }
        // 此时操作数栈中的栈顶元素也就是计算结果
        return operandStack.pop();
    }

 

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七、总结

　　你设计的程序如何实现软件设计的'模块化'原则。

　　模块化：模块化是以分治法为依据。简单说就是把软件整体划分，划分后的块组成了软件。这些块都相对独立，之间用接口（协议）通信，每个块完成一个功能，多个块组合可以完成一系列功能。

　　模块化目的：降低软件的复杂性，提高工作效率，提高软件质量

　　我的模块化：将功能分为3个函数，main函数用于生成四则运算式子；evaluateExpression函数用于计算后缀表达式；processOneOperator用于对操作符栈顶的一个操作符进行计算。再通过main函数调用evaluateExpression函数，evaluateExpression函数规定优先级，分解成简单的两个数字，一个操作符的运算，以实现全部的计算功能。

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八、展示PSP

这个环节重要的是让自己看到自己的估计和实际消耗时间，哪个环节耗时最多，哪个环节估计和实践相差巨大？为什么？

 

PSP	任务内容	计划共完成需要的时间(min)	实际完成需要的时间(min)
Planning	计划	10	12
Estimate	估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤	5	10
Development	开发	5*60	3*60
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	10*60	8*60
Design Spec	生成设计文档	30	50
Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	20	1*60
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	30	45
Coding	具体编码	10*60	10*60
Code Review	代码复审	30	40
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	2*60	1*60
Reporting	报告	2*60	60
Test Report	测试报告	1*60	30
Size Measurement	计算工作量	20	20
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	30	20

 

 在技术学习和具体编码环节花费时间比较多，我在一开始设计思路的时候，有一些具体的函数不会使用，也学习了调度场算法，从吸收到掌握花费了比较多的时间，在具体的编码上也是一边写一边改，所以也不好说一些具体的时间分配是什么样的。但是大体上说，估计用的时间和实际使用的情况差不多，我想，课本上的psp相关内容和老师推荐博客给予了很大帮助。

这次的任务，花费了不少时间，只有去实践才能进步，查缺补漏，锻炼自我。