Java教程

结对项目

本文主要是介绍结对项目,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

结对编程

软件工程 网工1934
作业要求 作业要求
作业目标 实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

陈卓鸿 3119005320
张栩 3119005350
Github项目链接

一. PSP表格

PSP2.1 Personal Software Process Stages 预估耗时(分钟) 实际耗时(分钟)
Planning 计划
- Estimate 估计这个任务需要多少时间 970 1100
Development 开发
- Analysis 需求分析(包括学习新技术) 100 100
- Design Spec 生成设计文档 40 50
- Desgin Review 设计复审 30 30
- Coding Standard 代码规范(为目前的开发指定合适的规范) 60 80
- Desgin 具体设计 50 100
- Coding 具体编码 300 300
- Code Review 代码复审 60 60
- Test 测试(自我测试,修改代码,提交修改) 200 300
Reporting 报告
- Test Repor 测试报告 50 50
- Size Measurement 计算工作量 20 20
- Postmortem & Process Improvement Plan 事后总结,并提出过程改进计划 60 60
总结 970 1100

二. 需求分析

类名 功能
EquationHandler 主启动类
Equation 四则运算的基本算式类
EquationUtils 算式的处理工具类,包括生成算式和检查
ElementUtils 算式中的元素判断和处理类,元素包括运算数和运算符等
CalculateUtils 算式计算类,包括对算式转换为逆波兰式和别的四则运算
AccessUtils 文件存取类,负责读写文件
RandomUtils 随机数生成器类,生成随机运算数和运算符

三. 效能分析

耗时1

耗时2

耗内存1

耗内存2

四. 设计说明


1.算式实体类Equation

Java中String作为不可变对象,不方便处理,因此:

  • Equation中使用ArrayList<String>作为底层存储方式,运算数和运算符以String存放在其中
  • 需要将Equation转换为String时,依次获取list中的元素通过StringBuilder生成字符串即可

2.减法检查方法checkMinus

该项目减法检查为生成算式后对算式进行处理,而不是在生成的过程中检查

  • 减法可能出现的情况设a,b为运算数,(...)为子算式
    1. a-b2/3 - 4
    1. a-(...)1-(4/5-3)
    1. (...)-b(1/3-1)-2
    1. (...)-(...)(1-2)-(3-4)
  1. 对输入的算式从左到右进行查找减号
  2. 获取减号两边的运算数,记录左运算数和右运算数的下标(此时该减法为子算式)
  3. 对运算数进行比较(不进行计算),若左运算数小于右运算数,则调换两数位置
  4. 若右运算数是一个复杂的子算式,则将右运算数作为本方法的参数,递归进行减法检查,检查完后计算结果(此时右运算数的结果一定大于0)并返回,左运算数再与结果进行比较
  5. 若结果小于0,则通过处理第二步的下标,将处理后的子算式替换原下标的子算式;若结果大于0,则原来位置的子算式不改变
  • 补充
    由于算式从左到右检查,左运算数实际已经检查过,因此第4步不必检查左运算数

获取减号两边的运算数

同位置上, +-可替换,×÷可替换

  • 减号左边的运算数情况
  • a-b运算数为a
  • a×(b+c)-d运算数为a×(b+c)
  • (a+b)×c-d运算数为(a+b)×c

3.计算模块

生成的算式为中缀表达式,由于我们的实现思路需要将运算数和运算符存入List中,如果存入中缀表达式的话并不方便计算,而将中缀表达式转换为后缀表达式(即逆波兰式)以后能有效地简化计算问题,而且也方便生成题目时查重的判断。

  • 逆波兰表示法是波兰逻辑学家J・卢卡西维兹(J・ Lukasewicz)于1929年首先提出的一种表达式的表示方法。后来,人们就把用这种表示法写出的表达式称作“逆波兰表达式”。逆波兰表达式把运算量写在前面,把算符写在后面。例如:[1, 2, 3, +, -,它等价于1-(2+3)。]

参考资料和实现方法:

  • 逆波兰表达式
  • 前缀、中缀、后缀表达式(逆波兰表达式)
  • 你还不知道【逆波兰表达式】(后缀表达式)用Java怎么实现?

分数处理

由于运算数以String的形式存储,因此我们判断是否为分数只需要判断字符串中是否存在带分数符号" ' "分数符号" / ",如1'2/34/5都是分数类型

注:若计算时输入的字符串为负数,类似-3,会识别为分数类型,但是在转换分数时会抛出异常,因为该字符串中不存在带分数符号分数符号

负数处理和无穷大处理

若计算中出现负数,假设有某种减法情况没有处理导致结果出现负数,或者计算过程中出现了分母为0的分数(除数为0的除法)导致结果会无穷大,则计算方法Calculate不会再往下执行,而是立即返回字符串"NaN"

若外层方法检查到Calculate方法返回"NaN",会循环重新生成算式,直至结果不再为"NaN",然后将新生成的算式替代原算式

题目查重

经过逆波兰式处理后,我们将得到的后缀表达式中的运算数和运算符按序存入List中。按照题目的要求,对于重复的题目的定义是完全相同的运算数运算符、和运算顺序。而根据逆波兰式的性质,运算符的先后顺序正好是从左往右的。故我们可以对存放题目的List进行遍历,发现首个运算符后,存储这个运算符,并取该运算符前的两个运算数进行比对,如果是重复的,则递归调用该方法,直到所有运算符都检查完毕。

五. 代码实现

六. 运行实例和测试

生成一万道算式

判断运算数是否为整数测试

除法测试

查重测试

七. 项目小结

陈卓鸿:通过本次合作编程,我了解到自己在开发上有很多不足,对git和github的使用还需要多加学习,尤其是最后的merge非常糟糕,而且在项目管理上还是会出现混乱,比如不同git版本之间的切换和复原。在本次和同学共同开发过程中,我深刻体会到编程中交流的重要性,有效率的交流会提高项目完成的速度。

张栩:首先这次结对作业是我为数不多的和同学合作开发的经历,比起平时独立思考的作业,合作开发更多的是需要我和搭档之间的配合与交流,比如这次作业中我和我的搭档首先商量好了大致的思路和数据结构,由我的搭档首先建立项目,而后我在GitHub上Fork之后进行一些方法的扩充,完善和测试。虽然在项目中遇到了比想象之中多得多的问题和异常,但因为合作开发,我们对对方的代码都有比较深入的了解,所以在探讨交流下都一一解决了,我认为结对编程对于开发效率的提高还是十分有帮助的。

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