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PSP2.1表格
| PSP2.1 | Personal Software Process Stages | 预估耗时(分钟) | 实际耗时（分钟） |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | 10 | 15 |
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 10 | 10 |
| Development | 开发 | 670 | 998 |
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 60 | 90 |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 30 | 30 |
| · Design Review | · 设计复审 (和同事审核设计文档) | 0 | 0 |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 10 | 8 |
| · Design | · 具体设计 | 60 | 60 |
| · Coding | · 具体编码 | 360 | 600 |
| · Code Review | · 代码复审 | 60 | 90 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 90 | 120 |
| Reporting | 报告 | 100 | 150 |
| · Test Report | · 测试报告 | 40 | 60 |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 10 | 10 |
| · Postmortem & Process Improvement Plan | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 40 | 60 |
| 合计 | 780 | 1163 |
一、项目描述与实现功能
1. 从《构建之法》第一章的 “程序” 例子出发，完成一个能自动生成小学四则运算题目的命令行 “软件”。
2. 实现的功能有：
- 随机生成四则运算题目，操作数、运算符的种类和顺序都随机生成。
- 支持整数和真分数的四则运算。
- 能处理用户的输入，并判断对错，打分统计正确率。
- 可以使用 -n 参数控制生成题目的个数。
- 支持带括号的多元复合运算
- 运算符个数随机生成（考虑小学生运算复杂度，范围在1~10）。
二、解题思路
1. 解题步骤
看到这个题目，我首先想到的是在《数据结构》课程中利用栈操作来对多项式进行求值，接下来，通过对其他需要实现的功能分析过后，我按照以下循序渐进的步骤来完成本次项目：
整数四则运算 ----> 支持真分数运算 ----> 随机生成四则运算式 ----> 判断用户输入对错并打分
2. 核心问题：
- 中缀表达式求值 之前学过的中缀表达式求值是利用栈先将其变为后缀表达式，再进行求值。我抱着有没有更简单易懂的方法的想法在网上搜索资料，然后看到了老师在博客留言中分享的链接（），其中谈到了调度场算法，学习过后我认为非常值得一试，于是本项目中主要用到的就是调度场算法的思想。调度场算法：建立运算符和操作数两个堆栈，从左向右扫描表达式，遇到数字进行压栈操作。若遇到符号，则判断其与栈顶符号的优先级，是右括号或者优先级低于栈顶符号，则栈顶元素依次出栈并进行计算，并将当前符号进栈，计算出的数字作为操作数也进行压栈操作，一直到运算符栈的栈为空，则操作数栈的栈顶元素出栈为最终结果。
- 分数运算 对于分数运算的问题，我的处理方法是：自定义一个分数类（包括分子和分母），对于整数和分数，都当作分数来处理（整数的分母为1）。先根据简单粗暴的运算法则计算出结果，最后再约分。
- 随机生成带括号的四则运算式 这是我最后一个完成的功能，之前把生成括号考虑的太简单，真正实现起来才意识到有很多限制条件。最终我采用的方法是：
- 从左到右扫描操作数，通过随机数决定是否生成左括号，如果生成左括号，则再此操作数的后面选择一个操作数生成右括号。
- 同理，从右到左扫描操作数，通过随机数决定是否生成右括号，如果生成右括号，则在此操作数的前面选择一个操作数生成左括号。
- 需要注意的是：在此我定义了左括号标记数组和右括号标记数组，对某个操作数添加左括号（右括号）必须在其没有右括号（左括号）的情况下才能添加。
三、设计实现过程
1. 类和方法定义
| Class | Method | Description |
|---|---|---|
| Evaluate类 | main() | main()方法 |
| evaluateAlgorithm() | 调度场算法 | |
| JudgePriority() | 判断优先级 | |
| caculate() | 四则运算法则 | |
| GCD() | 辗转相除法对分数约分 | |
| random() | 随机生成四则运算式 | |
| Fraction类 | Fraction() | 构造方法 |
2. 主要数据结构
Stackops = new Stack (); //运算符栈Stack vals = new Stack (); //操作数栈String[] op = new String[opnumber]; //运算符数组String[] val = new String[valnumber]; //操作数数组
3. 实现过程
4.运行结果
- 考虑到小学生的计算能力，在此设置的操作数取值范围为：0~10；运算符的数量为1~10。
四、关键代码说明
- 调度场算法
public static String evaluateAlgorithm(String s) { Stack ops = new Stack (); //运算符栈 Stack vals = new Stack (); //操作数栈 for(int i=0;i = '0' && s1 <= '9') { //操作数入栈 StringBuffer buf = new StringBuffer(); while (i < s.length() && ((s.charAt(i) >='0' && s.charAt(i) <= '9') || s.charAt(i) == '/')) buf.append(s.charAt(i++)); i--; String s2 = buf.toString(); int flag = s2.length(); for(int j=0;j - 四则运算法则（由于随机生成操作数时限制了不能为0，所以在此没有考虑除数为0的情况）
//对numerator1/denominator1和numerator2/denominator2两个操作数进行运算public static int[] caculate(char op, int numerator1, int denominator1, int numerator2, int denominator2) { int[] result = new int[2]; switch (op) { case '+': result[0] = numerator1*denominator2 + numerator2*denominator1; result[1]= denominator1*denominator2; return result; case '-': result[0] = numerator2*denominator1 - numerator1*denominator2; result[1]= denominator1*denominator2; return result; case '*': result[0] = numerator1*numerator2; result[1] = denominator1*denominator2; return result; case '÷': result[0] = numerator2*denominator1; result[1] = numerator1*denominator2; return result; } return result; } - 随机生成带括号的四则运算式
int m = (int)(Math.random()*10) % 2; if(m == 0) { //产生带括号的运算式 int o = (int)(Math.random()*10) % 2; if (o == 0) { //先插入左括号，再插入右括号 int[] lval1 = new int[valnumber]; //左括号标记数组 int[] rval1 = new int[valnumber]; //右括号标记数组 for (int k=0;k 五、测试运行
单元测试（Junit）
代码覆盖率（EclEmma插件）
六、项目小结
寻找bug之路…任重而道远
最终的总结部分我要先把遇到的bug记录下来，在这次的项目实践中体会到无论对自己的代码怎样地信心满满，在调试过程中总会有这样那样的问题发生，有时一个不经意的小问题会折磨到令我“怀疑人生”，可见一个优秀的程序员还是要有善于发现bug的“火眼金睛”。
- 提示空栈异常
result = caculate(ops.pop(),vals.pop().getNumerator(),vals.pop().getDenominator(),vals.pop().getNumerator(),vals.pop().getDenominator())
原因是只顾赋值操作，没有意识到每次调用vals.pop()即为出栈，之后修改为：
Fraction a = vals.pop();Fraction b = vals.pop(); result = caculate(ops.pop(),a.getNumerator(),a.getDenominator(),b.getNumerator(),b.getDenominator());
- 数组的初始化操作放到了循环中，导致之后的赋值部分没有意义，因为每次循环都会初始化数组。
收获：
- 第一次使用GitHub对项目做版本控制，相信之后会更加熟练地使用它。
- 通过对《构建之法》第二章的学习，我对个人软件开发流程(PSP)有了全面的认识，并且了解到测试的重要性，本项目中我学会使用Junit，EclEmma插件对代码进行测试，对代码的执行过程更加了解。
- 学习到java命令行参数的使用。
不足：
- 在测试方面仍有不足，本项目中没有用到效能测试方法，在以后的学习过程中会逐步改进。
- 对一些问题考虑不够全面，并且通过PSP表格也可看出对项目各方面的时间估计也有很大的偏差。
PS: 最后要特别感谢编程互助小组的D同学，不厌其烦地为我解答问题，从他身上我学到了很多:D。