PSP流程下四则运算升级

一、需求分析

1.输入参数n，随机产生n道加减乘除

2.数字在1-100，运算符3-5个

3.无负数和非整数

4.一个算式最少两种运算符

5.附带学号输出result.txt文件

二、功能设计

基本功能：四则运算，随机产生n道算式

扩展功能：能够计算括号

三、设计实现

1.项目目录

我希望通过四个类来实现所有功能

Main为主函数，负责作为输入和运行的入口 dateFile为辅助，用于进行文件创建和读写 random为辅助，用于产生随机的算式 caculate为核心，用于计算随机产生的算式并返回结果 2.整体思路：

1）先生成随机生成一个运算符和两个运算数的算式，进行结果运算，查看是否符号无负数和无小数的要求。在满足要求后，将该算式结果作为下一次生成算式的因子，用连接符再进一步连接，直到组成3-5个运算符的算式（随机生成的工作结束，输出一个字符串）

2）通过逆波兰表达式，对产生的字符串进行解析计算

四、算法详情

1.随机生成算式

static String[] symAll = { "+", "-", "*", "÷" };// 设置操作符的集合
    static String[] sym = { "+", "*" };// 连接两个简单等式时的操作符
    static int flag = 0;// 标记简单等式产生减号或加号的情况，由此确定是否生成括号
    int ifsame=0;//判断符号相同
    int answer=0;//判断为非负
    public static String make() {
        int x = (int)(Math.random()*101);
        int y = (int)(Math.random()*101);
        int z = (int)(Math.random()*4);
        if(z==1) {
            if(x<y) {
                int temp=x;
                x=y;
                y=temp;
            }
        }
        if(z==3) {
            y = (int) (Math.random() * 20) + 1;
            x = (int) (Math.random() * 6) * y;
        }
        String str = x + symAll[z] + y;
        if (symAll[z].equals("-") || symAll[z].equals("+")) {// 减号时使flag等于1
            flag = 1;
​
•       }
•   return str;

2.解答算式的算法

首先，将字符串通过substring进行逐个提取，每一个进行检验，从左到右将数字和符号分开

之后，设置两个栈，一个用于放置操作符，一个用于放置结果

Stack<String>symbolStack = new Stack<String>();//放置操作符的栈
        Stack<String>numberStack = new Stack<String>();//放置最后结果的栈
        Iterator<String>iter = list.iterator();
        while(iter.hasNext()) {
            String listItem = iter.next();//分开放置
            //检测是否为符号
            if(isSymbol(listItem)) {
                //当检测到），需要一直出栈，直到检测到（,该过程中还需要检测栈空
                if(")".equals(listItem)) {
                    while (!(symbolStack.isEmpty() || "(".equals(symbolStack.peek()))){
                        numberStack.push(symbolStack.pop());//操作符栈的栈顶元素进入结果栈
                    }
                    //当检测到（
                    if(!symbolStack.isEmpty() && "(".equals(symbolStack.peek())) {
                        symbolStack.pop();
                    }else {
                        throw new Exception("异常");
                    }
                }
                //当检测到（，直接入栈
                else if("(".equals(listItem)) {
                    symbolStack.push(listItem);
                }
                //当遇到除（、）之外的运算符,则对运算符优先级进行比较，高则入栈，反之出栈并进入结果栈
                else {
                    while (!(symbolStack.isEmpty() || "(".equals(symbolStack.peek()))) {
                        if(compareSymbol(listItem,symbolStack.peek())<1) {
                            numberStack.push(symbolStack.pop());
                        }else {
                            break;
                        }
                    }
                    symbolStack.push(listItem);
                }
            }
            //非操作符，入栈操作
            else {
                numberStack.push(listItem);
            }
        }

当检测到）时，则把操作符栈弹出，并且置入最后结果的栈中，直到遇到（停止

当检测到（时，直接进入操作符栈

当检测到其他操作符，与栈顶运算符比较，如果比栈顶等级高，则进入操作符栈

否则操作符栈弹出，并且置入结果栈，再重复以上操作

最后，将符号栈中的元素全部置入结果栈中。因为栈是先进后出，所以还需要逆序遍历之后，得到最后的后缀表达式

对后缀表达式求值

private static int finalCalculate(List<String> finalList) {
        Stack<Integer> answerStack = new Stack<Integer>();
        Iterator<String>iter = finalList.iterator();
        int x,y;
        while(iter.hasNext()) {
            String answerItem = iter.next();
            if(isSymbol(answerItem)) {
                x = answerStack.pop();
                y = answerStack.pop();
                answerStack.push(calculate(y,x,answerItem));
//              System.out.println(answerStack);
            }
            else {
                answerStack.push(Integer.parseInt(answerItem));
//              System.out.println(answerStack);
            }
        }
//      System.out.println(answerStack);
        return answerStack.pop();

五、测试运行