介紹一款原創的四則運算算式生成器：CalculateIt2

家裏小朋友讀一年級了，最近天天都有一些10之內的加減法口算練習，做爲程序員爸爸，天然也是想辦法可以偷懶，讓電腦出題，給小朋友作些練習。因而，本身在業餘時間開發了一個四則運算算式生成器，名爲：CalculateIt2。項目是開源的，源碼地址是：https://github.com/daxnet/CalculateIt2。也能夠在標準的.NET Framework 4.6.1的項目中，經過nuget來引用這個類庫，nuget ID是：CalculateIt2.Engine。爲何名字後面有一個「2」呢？不是說這個項目比較二，而是以前作過一個簡單的版本，可是功能太差，就被拋棄了。如今是第二個版本。

先睹爲快

首先，打開Visual Studio 2015，新建一個.NET Framework 4.6.1的控制檯應用程序，在項目上點擊鼠標右鍵，選擇Manage NuGet Packages，打開包管理界面，在搜索欄中輸入CalculateIt2.Engine，此時就能夠將本類庫添加到項目中：

在Program.cs中，輸入如下代碼：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var formation = "{10}+-*/|3";
        var equation = new ArithmeticEquationGenerator(formation, 
            new AvoidNegativeResultRule(), 
            new DivisibilityEnsuranceRule());
        for (var i = 0; i < 10; i++)
        {
            var calculation = equation.Generate();
            Console.WriteLine($"{calculation.ToFormattedString(SpacingOption.Thin)} = {calculation.Value}");
        }
    }
}

以上代碼會產生10個10之內，包含3個計算因子的四則混合運算算式，以下：

基本功能

此算式生成器類庫（CalculateIt2.Engine）不只能夠根據指定的算式格式產生算式，並且還能自定義算式生成規則，並使用生成的算式產生各類不一樣的試題題型。

算式格式定義

在ArithmeticEquationGenerator類的構造函數中，第一個參數指定了須要生成的算式格式，例如，在上例的格式字符串{10}+-*/|3中：

• {10}：指定了每一個因子的取值範圍，語義上表示10之內。{30}則表示30之內
• +-*/：指定了算式中能夠包含的運算符，這裏是支持四則運算。若是隻指定+-，那麼生成的算式中只會出現加法和減法。至少須要指定一個運算符，相同的運算符不能出現屢次
• |：豎線是前半部分和後半部分的分割線。豎線及之後的部分都是無關緊要的
• 豎線以後的3：表示產生3個因子的算式，好比上例中全部的算式都是由三個因子組成。此處還能夠指定因子個數的範圍，最大數和最小數之間用減號隔開，好比：{10}+-|2-5，則表示須要生成10之內的加減法運算算式，每一個算式最多能夠包含5個因子，最少須要包含2個因子

算式生成規則

在ArithmeticEquationGenerator類的構造函數的第二個以後的參數中，指定了算式生成規則的類的實例。這些類都實現了CalculateIt2.Engine.Rules.IRule接口，目前在CalculateIt2.Engine類庫中提供瞭如下幾種生成規則：

• AvoidDivideByZeroRule：當算式中出現除法的時候，避免除法運算出現「除以零」的錯誤。此規則是內建規則，由ArithmeticEquationGenerator產生的算式都適用該規則
• AvoidNegativeResultRule：當算式中出現減法的時候，避免減法運算出現負數結果。此規則能夠在構造ArithmeticEquationGenerator時選擇指定，它的選擇與否不會對算式的生成產生致命的影響。但若是是爲低年級的小朋友生成算式，那麼負數的概念就應該去掉（人家一年級尚未接觸負數呢）
• DivisibilityEnsuranceRule：當算式中出現除法的時候，確保被除數能夠被除數整除。此規則能夠在構造ArithmeticEquationGenerator時選擇指定，一樣，它的選擇與否不會對算式的生成產生致命的影響。對於低年級小朋友，尚未小數的概念，所以，在生成算式的時候，加入這個規則也是頗有必要的

除此以外，開發者能夠本身擴展IRule接口，定義算式生成的一些特殊規則，好比：在算式中避免出現0這個因子。

多種題型的試題生成

目前支持三種題型的試題生成：標準題，填空題和比大小。不一樣題型的試題生成器都須要繼承於CalculateIt2.Engine.Generation.QuestionGenerator{T}抽象類。目前默認提供了這三種題型的試題生成：

• RegularQuestionGenerator：生成標準計算題題型，好比：2 + 3 – 1 = __________，同窗們把計算結果寫在橫線上
• ClozeQuestionGenerator：生成填空題，好比：5 – 3 + (   ) = 6，同窗們在括號中填入數字，將算式補全
• ComparisonQuestionGenerator：比大小題，好比：5 – 1 ○ 2，同窗們在圓圈中填入>、<或者=符號

固然，開發者能夠根據須要實現更多的題型。一個for循環下來，小朋友們要哭了。

實現

此算式生成器使用了組合模式和經典Visitor模式，並結合動態Visitor模式提供了額外的功能。如下是主要類型的類圖（點擊查看大圖），具體的實現細節就很少介紹了，你們能夠參考源代碼。

應用

我結合DocX這個開源類庫，寫了一個算術測試試卷的生成軟件（就是一個控制檯程序），它可使用CalculateIt2.Engine類庫產生10之內加減法的測試試卷，並輸出到一個Microsoft Word文檔，下面是效果：

請慎重幹相似的事情，這樣作會讓小朋友不喜歡你的。

接下來。。。

這個類庫我本身搭建了Jenkins服務器進行持續集成和nuget包的分發，接下來打算介紹一下這方面的內容。