MathExam233
211614269 林凯 211601233张康凌
一、预估与实际
| Planning | 计划 | ||
| • Estimate | • 估计这个任务需要多少时间 | 20 | 30 |
| Development | 开发 | ||
| • Analysis | • 需求分析 (包括学习新技术) | 60 | 240 |
| • Design Spec | • 生成设计文档 | 20 | 40 |
| • Design Review | • 设计复审 | 5 | 5 |
| • 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 | 20 | 40 |
| • Coding | • 具体编码 | 120 | 990 |
| • Code Review | • 代码复审 | 30 | 20 |
| • Test | • 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 60 | 300 |
| Reporting | 报告 | ||
| • Test Repor | • 测试报告 | 60 | 70 |
| • Size Measurement | • 计算工作量 | 5 | 5 |
| • Postmortem & Process Improvement Plan | • 事后总结, 并提出过程改进计划 | 10 | 10 |
| 合计 | 450 | 1800 |
二、需求分析
我通过上网调查的方式了解到，这次任务有如下的几个特点：
- 小学一年级
- 使用的数字必须小于100
- 减法方面得出的结果必须为正整数
2.小学二年级 - 在乘法方面两个数满足乘法口诀表，小于10
- 在除法方面，被除数小于90，商和除数还有余数必须为个位数。
- 乘除法得出的结果为正数
- 小学三年级
- 运算符在2~4个
- 可以加括号
- 减法运算的结果不能出现负数
- 除法运算 必须为整除 而且除数不能为0
三、设计
1. 设计思路
- 这个程序有两个类
- 主函数负责判断传入参数是否合法,并根据相应参数调用相应方法
- calculate类专门用来计算表达式的结果
- 算法的关键是什么？
- 调度场算法
- 定义两个栈，一个栈叫做保存运算符记为op，另一个栈保存最终的表达式记为rpn。
- 数字直接入op栈
- op栈顶若是(则无条件入栈
- 运算符要与op栈顶比较，优先级大则入栈，小于或等于则op出栈后再入栈
- 逆波兰式求值
- 定义一个栈
- 从左到右扫描逆波兰式
- 读到一个数字时就将它压入栈中
- 读到一个运算符时，就从栈中弹出两个数字，并将该运算符作用于这两个数字，然后将计算结果再压入栈中
- 逆波兰式读取完毕时，栈中剩下的就是最终结果
- 生成合适的随机数
- (int) (min + Math.random() * (max - min + 1)) 可生成min-max范围内的数;
2. 实现方案
- 准备工作：先在github上创建仓库，克隆到本地。
- 重要关键点：逆波兰式的理解以及应用
四、编码
1. 调试日志
-在代码的什么位置，代码出现了什么问题，问题会导致什么结果，怎么解决的
-在使用调度场算法将题目转换成逆波兰式时出现了问题，因为题目的数字可能是个位也可能是两位，直接通过下标截取字符串的方法明显不合适。最后我决定写一个方法，将题目中的符号及数值按顺序存放至字符串数组中，使用的时候遍历数组取出即可。
-在出题时，有可能出现除法有余数的情况，导致题目不符合要求。我的做法是在生成除号时，将前一个被除数取出，同时随机出被除数，若不能整除，则一直循环随机出被除数，最后一定能保证不会有余数。
2. 关键代码
public class Calculate {
// 构造方法传入题目
public static int ans(String str) {
// TODO Auto-generated constructor stub
squestion = str;
cutStr();
reversePolishNotation();
return compute();
}
// 题目的字符串
public static int slen;
public static String[] scut = new String[100];
public static String squestion;
// 存操作符的栈
public static Stack<String> soperators = new Stack<>();
// 存放转换后的逆波兰式
public static Stack<String> srpn = new Stack<>();
// 用于调换逆波兰式的顺序
public static Stack<String> srpnb = new Stack<>();
// 计算逆波兰式用的栈
public static Stack<String> cal = new Stack<>();
public static boolean isNum(String str) {
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
if (!Character.isDigit(str.charAt(i))) {
return false;
}
}
return true;
}
// 将字符串的题目切割成数值和符号
public static void cutStr() {
int n = 0;
String str=squestion.replaceAll(" ", "");
squestion=str;
for (int i = 0; i < squestion.length(); i++) {
if (Character.isDigit(squestion.charAt(i))) {
if ((i + 1) < squestion.length() && Character.isDigit(squestion.charAt(i + 1))) {
int num = (squestion.charAt(i) - '0') * 10 + (squestion.charAt(i + 1) - '0');
scut[n] = String.valueOf(num);
n++;
i++;
} else if (squestion.charAt(i) == ' ') {
} else {
int num = squestion.charAt(i) - '0';
scut[n] = String.valueOf(num);
n++;
}
} else {
scut[n] = String.valueOf(squestion.charAt(i));
n++;
}
}
slen = n;
}
public static int priority(String str) {
switch (str) {
case "(":
return 0;
case "+":
case "-":
return 1;
case "*":
case "/":
return 2;
default:
return -1;
}
}
// 转换成逆波兰式
public static void reversePolishNotation() {
for (int i = 0; i < slen; i++) {
if (!(scut[i].equals("+") || scut[i].equals("-") || scut[i].equals("*") || scut[i].equals("/") || scut[i].equals("(") || scut[i].equals(")"))) {
srpn.push(scut[i]);
} else {
if (soperators.isEmpty() || scut[i].equals("(")) {
soperators.push(scut[i]);
} else {
if (priority(scut[i]) > priority(soperators.peek())) {
soperators.push(scut[i]);
} else {
if(scut[i].equals(")")) {
while (!soperators.peek().equals("(")) {
srpn.push(soperators.pop());
}
soperators.pop();
}else {
while ((!soperators.isEmpty()) && (priority(soperators.peek()) >= priority(scut[i]))) {
srpn.push(soperators.pop());
}
soperators.push(scut[i]);
}
}
}
}
}
while (!soperators.isEmpty()) {
srpn.push(soperators.pop());
}
}
public static int compute() {
// 倒换逆波兰式顺序
while (!srpn.isEmpty()) {
srpnb.push(srpn.pop());
}
while (!srpnb.isEmpty()) {
if (srpnb.peek().equals("+") || srpnb.peek().equals("-") || srpnb.peek().equals("*")
|| srpnb.peek().equals("/")) {
String sym = srpnb.pop();
int a = Integer.parseInt(cal.pop());
int b = Integer.parseInt(cal.pop());
if (sym.equals("+")) {
cal.push(String.valueOf(b + a));
} else if (sym.equals("-")) {
cal.push(String.valueOf(b - a));
} else if (sym.equals("*")) {
cal.push(String.valueOf(b * a));
} else {
cal.push(String.valueOf(b / a));
}
} else {
cal.push(srpnb.pop());
}
}
return Integer.parseInt(cal.pop());
}
}
3. 代码规范
请给出本次实验使用的代码规范：
- 在for循环/do while/if等语句必须加括号以及字与括号间的空格
- 在if里嵌套多个if 要对应好if 与else 防止出错
- 一般情况下使用空格缩进
- 在括号方面在结束的时候必须换行，左边大括号后面要换行，右边大括号换行
- 不能使用未定义的变量
五、测试
| 测试输入 | 输出 | 是否符合预期效果 | |
| -n 100 -grade 1 | 执行成功 | 是 | |
| -n 100 -grade 2 | 执行成功 | 是 | |
| -n 100 -grade 3 | 执行成功 | 是 | |
| -grade 1 -n 100 | 执行成功 | 是 | |
| -grade 2 -n 100 | 执行成功 | 是 | |
| -grade 3 -n 100 | 执行成功 | 是 | |
| 不输入任何参数 | 输入错误 | 是 | |
| 输入一个参数：20 | 输入错误 | 是 | |
| -n 20 | 输入错误 | 是 |
六、总结
这次的任务真的太难了，耗费的时间太多了。很多内容都需要上网查找思路，经过这次的任务让我感到更加没有头绪 的怎么去面对去学习代码去适应，感觉自己还是需要更深的去理解和实践代码。