20194684 + 自动生成四则运算题初版报告

前提需求

要求：使用C或Java语言完成一个自动生成四则运算试题的程序

软件基本功能以下。

1. 自动生成10道100之内的2个操做数的四则运算算式(+ - * /)，要求运算结果也在100之内
2. 剔除重复算式。2+3 和 2+3 是重复算式，2+3 和 3+2 不属于重复算式
3. 题目数量可定制
4. 相关参数可控制
   1. 是否包含乘法和除法
   2. 操做数数值范围可控
   3. 操做数是否含负数
5. 生成的运算题存储到外部文件result.txt中

需求分析

某幼儿园，老师要天天出30道加减乘除法题目给孩子作。因而，想写一个脚本完成这件事。

功能设计

• 基本功能
  • 可配置题目数量
  • 支持加减乘除
  • 可配置操做数范围
  • 支持操做数正负性质
• 扩展功能
  • 可输出答案
  • 可控制题目中操做数的数量
  • 可配置生成的文件路径
  • 多线程生成方程, 充分利用每一个CPU, 更快
  • 完善的错误处理机制

设计实现

项目已开源, 开源地址: https://github.com/Tomotoes/arithmetic-generator

点击此处下载应用。

项目中所用到的库以下:

• 工具: project-lombok
• 包管理器: gradle
• 命令行解析: Apache Commons CLI
• 脚本执行: EvalEx

其中 Main 类, 是我最欣赏的代码片断, 能够体现出本人的设计思想

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 类用来解析命令行参数, 并配置成 Option 对象

Option 类,是项目的统一配置信息

Generator 类负责生成四则运算方程式

Script类负责生成方程式结果

而 Logger 类负责打印结果,和保存结果

测试运行

后记

呃.. Java 的轮子真圆~

PSP

PSP2.1	任务内容	计划完成须要时间（min)	实际完成须要时间（min)
Planning	计划	5	10
Estimate	估计时间，规划步骤	5	10
Development	开发	30	145
Analysis	需求分析	5	20
Coding	具体编码	20	120
Test	测试	5	5
Reporting	报告	20	40
Postmortem&Process Improvement Plan	总结改进	20	40