java實現隨機四則運算

使用JAVA編程語言，獨立完成一個包含3到5個數字的四則運算練習,軟件基本功能要求以下：

• 程序可接收一個輸入參數n，而後隨機產生n道加減乘除練習題，每一個數字在 0 和 100 之間，運算符在3個到5個之間。
• 爲了讓小學生獲得充分鍛鍊，每一個練習題至少要包含2種運算符。同時，因爲小學生沒有分數與負數的概念，你所出的練習題在運算過程當中不得出現負數與非整數，好比不能出 3/5+2=2.6，2-5+10=7等算式。
• 練習題生成好後，將你的學號與生成的n道練習題及其對應的正確答案輸出到文件「result.txt」中，不要輸出額外信息，文件目錄與程序目錄一致。
• 當程序接收的參數爲4時，如下爲輸出文件示例。

2018010230
13+17-1=29
11*15-5=160
3+10+4=1
15/5+3-2=4

Github項目地址：

https://github.com/dushik/Athmetic

需求分析：

• 經過程序接受一個數字，產生N道加減乘除練習題。
• 判斷傳入參數是否合法
• 每一個數字在0-100之間，運算符3-5個
• 運算過程不能出現負數和非整數
• 計算練習題
• 全部信息輸出到txt文件

功能設計：

• 編寫主函數
• 編寫輸入是否合法函數
• 隨機生成運算式
• 編寫計算運算式函數
• 結果寫入txt輔助類

設計實現：

• 編寫主函數並經過命令行接收參數
• 判斷傳入參數是否合法
• 隨機選擇加減乘除運算符
• 根據產生運算符的個數生成必定運算數的運算式並存入List集合
• 當隨機產生的運算符是「/」時，判斷被除數是否能整除除數，若是不能，隨機產生可以被整除的除數。
• 遍歷List集合經過函數計算集合中每一個運算式的結果
• 編寫寫入txt文件函數

測試運行：

核心代碼：

隨機產生num個運算式,並將產生的運算式存入List集合

char[] operator=new char[]{'+','-','*','/'};
Random random=new Random();
ArrayList<String> expression=new ArrayList<String>();
for(int i=0;i<num;i++){
    int n=random.nextInt(3)+3; //3-5個運算符
    int[] number=new int[n+1]; 
    String ex=new String();
    for(int j=0;j<=n;j++){
        number[j]=random.nextInt(100)+1; //4-5個數字
    }
    for(int j=0;j<n;j++){
        int s=random.nextInt(4);//隨機選擇某個運算符
        ex+=String.valueOf(number[j])+String.valueOf(operator[s]);///5+4+6+9
        if(s==3){number[j+1]=decide(number[j],number[j+1]);}
    }
    ex+=String.valueOf(number[n]);
    expression.add(ex);
}

當被除數不能整除除數時，隨機生成可以整除的除數

/**
 * 隨即取x,y爲1-100之間，x能夠整除y的y值
 * @param x
 * @param y
 * @return
 */
private static int decide(int x,int y){//經過遞歸實現整除
    Random random=new Random();
    if(x%y!=0){
        y=random.nextInt(100)+1;
        return decide(x,y);
    }
    else{
        return y; 
    }
}

經過javascript的eval函數計算字符串內的運算式

/**
 * 計算每一個等式的結果，並返回運算式
 * @param arrayList 
 * @return arrayList
 */
static ScriptEngine jse = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");  
private static ArrayList<String> calculate(ArrayList<String> arrayList){
    ArrayList<String> ArithExpress=new ArrayList<String>();
    for(String ax:arrayList){
        try {
            ax=ax+"="+jse.eval(ax);
            System.out.println(ax);
            ArithExpress.add(ax);
        } catch (ScriptException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    return ArithExpress;
}

總結：

本程序的主要難點在於運算式的隨機生成和運算式的計算，後者藉助於Javascript的eval函數經過求解字符串內的運算式獲得解決，編程重點解決隨機生成運算式部分

PSP:

PSP	任務內容	計劃完成須要的時間（min）	實際完成須要的時間（min）
	計劃	10	12
Estimate	需求分析，函數實現	10	10
	開發	30	30
Analysis	需求分析	5	10
Design Spec	設計	5	5
Design Review	設計複審	2	2
Design	具體設計	5	5
Coding	具體編碼	20	20
Code Review	代碼複審,查找語法錯誤	2	2
Test	測試	5	5
	報告	10	10
Test Report	經測試，程序編譯正確，運行結果正確，徹底符合要求	2	2
Size Measurement	因爲程序功能較爲簡單，需求分析的工做量很小，故本次實驗的主要工做主要在於編程	2	2
Postmortem	對於此程序，計算部分還有大的改進空間，能夠採用將中綴表達式轉換爲後綴表達式，經過正則判斷運算符優先級來實現算式的結果，而不是另闢他法調用Javascript函數	2	2