20194684 + 自動生成四則運算題初版報告

前提需求

要求：使用C或Java語言完成一個自動生成四則運算試題的程序

軟件基本功能以下。

1. 自動生成10道100之內的2個操做數的四則運算算式(+ - * /)，要求運算結果也在100之內
2. 剔除重複算式。2+3 和 2+3 是重複算式，2+3 和 3+2 不屬於重複算式
3. 題目數量可定製
4. 相關參數可控制
   1. 是否包含乘法和除法
   2. 操做數數值範圍可控
   3. 操做數是否含負數
5. 生成的運算題存儲到外部文件result.txt中

需求分析

某幼兒園，老師要天天出30道加減乘除法題目給孩子作。因而，想寫一個腳本完成這件事。

功能設計

• 基本功能
  • 可配置題目數量
  • 支持加減乘除
  • 可配置操做數範圍
  • 支持操做數正負性質
• 擴展功能
  • 可輸出答案
  • 可控制題目中操做數的數量
  • 可配置生成的文件路徑
  • 多線程生成方程, 充分利用每一個CPU, 更快
  • 完善的錯誤處理機制

設計實現

項目已開源, 開源地址: https://github.com/Tomotoes/arithmetic-generator

點擊此處下載應用。

項目中所用到的庫以下:

• 工具: project-lombok
• 包管理器: gradle
• 命令行解析: Apache Commons CLI
• 腳本執行: EvalEx

其中 Main 類, 是我最欣賞的代碼片斷, 能夠體現出本人的設計思想

package com.tomotoes;

import lombok.extern.java.Log;
import lombok.val;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

/**
 * @author Simon
 * @project arithmetic-generator
 * @package com.tomotoes
 * @date 2019/9/7 15:39
 */
@Log
public class Main {
    public static ArrayList<String> results;
    public static Generator generator;
    public static Option option;

    public static List<String> getResult(int amount) {
        generator.setArithmetics(new CopyOnWriteArrayList<>());

        IntStream.range(0, amount).parallel().forEach(generator::generate);
        val arithmetics = generator.getArithmetics();

        Map<String, Double> resultsInArithmetics = new ConcurrentHashMap<>(arithmetics.size());
        arithmetics.parallelStream()
            .filter(arithmetic -> results.parallelStream().noneMatch(result -> result.startsWith(arithmetic)))
            .forEach(arithmetic -> resultsInArithmetics.put(arithmetic, Script.eval(arithmetic)));

        return resultsInArithmetics.entrySet().parallelStream()
            .filter(entry -> entry.getValue() <= option.getBound())
            .map(entry -> entry.getKey() + " = " + entry.getValue())
            .collect(Collectors.toList());
    }

    public static void main(String[] args) {
        option = Commander.parse(args);
        generator = new Generator(option);
        results = new ArrayList<>(option.getAmount());

        int numberOfAttempts = 0;
        val maximumOfAttempts = 30;
        while (results.size() != option.getAmount()) {
            val result = getResult(option.getAmount() - results.size());

            // There may be failures.
            // For example, requiring 1000 arithmetics to be generated, and the maximum number of operands is 2 and the maximum number of operands is 2.
            // Obviously, this is not possible.
            numberOfAttempts = result.size() != 0 ? 0 : numberOfAttempts + 1;
            if (numberOfAttempts == maximumOfAttempts) {
                log.warning("Unable to generate the specified number of arithmetic.");
                return;
            }

            results.addAll(result);
        }

        Loggerr logger = new Loggerr(option.getFilePath());
        results.forEach(logger::log);
    }
}

其中Commander 類用來解析命令行參數, 並配置成 Option 對象

Option 類,是項目的統一配置信息

Generator 類負責生成四則運算方程式

Script類負責生成方程式結果

而 Logger 類負責打印結果,和保存結果

測試運行

後記

呃.. Java 的輪子真圓~

PSP

PSP2.1	任務內容	計劃完成須要時間（min)	實際完成須要時間（min)
Planning	計劃	5	10
Estimate	估計時間，規劃步驟	5	10
Development	開發	30	145
Analysis	需求分析	5	20
Coding	具體編碼	20	120
Test	測試	5	5
Reporting	報告	20	40
Postmortem&Process Improvement Plan	總結改進	20	40