本项目由：张永祥（学号3122004546），黄俊杰（学号3122004525）

项目的GitHub链接如下：

TimeP1ayer/SimpleArithmeticProgram: 自动生成小学四则运算题目的命令行程序 (github.com)

需求分析

本此需求分析在题目里已经有了明确的说明，已经详细到不能再详细了。

生成设计文档

这一次将系统设计成三个模块：

1. 解释命令行参数模块：负责将接收到的命令行参数转化成实际程序可用的参数，并且会告诉使用该模块的人，什么功能由于收集到足够的参数，因而可以正常运转。
2. 随机表达式生成模块：给它要生成的题目数 n 和数值的范围 r ，它就能给你生成一个 Map ，这里的键 Key 是表达式，Value 是表达式对应的答案。
3. 输出和读取模块：负责在选择生成表达式功能时，将表达式和对应的结果按某种方式输出到 Exercises.txt 和 Answers.txt 中。

具体设计

解释命令行参数模块

对于参数-n，-r，采用正则表达式来判断其后面的参数是否为纯数字。

对于参数-e，-a，采用判断文件路径是否存在的方式来防止出现读取错误。

实现方式比较简单。

随机表达式生成模块

因为解释起来太长了，于是写了另外一篇博客，用来解释我们随机表达式生成模块的运行。

关于四则运算的一些想法 - onezhan - 博客园 (cnblogs.com)

输入输出模块

答案的读取：

文本读取采用UTF_8格式。

采用正则表达式读取作答的答案与原题目答案进行对比，将结果输出到一个ArrayList里，再交由其他模块进行结果的写入。

写入文件时均采用覆写方式。

单元测试（使用JUnit4）

我们为每一个单元尽最大努力模拟了用户可能的输入

命令行解释模块

public class CommandUtilTest {

    @Test
    public void getParameter() {
        CommandUtil c = new CommandUtil();

        //正常输入参数
        String args[] = {  "-r","70"    ,       "-n","80"          ,"-a","-el","-e","-xp"};
        c.getParameter(args);

        System.out.println("A:"+c.getA());
        System.out.println("E:"+c.getE());
        System.out.println("R:"+c.getR());
        System.out.println("N:"+c.getN());

        System.out.println("-----------");

        //缺少不必要参数
        CommandUtil c1 = new CommandUtil();
        String args1[] = {"-n","80","-r","70","-e","-xp"};
        c1.getParameter(args1);

        System.out.println("A:"+c1.getA());
        System.out.println("E:"+c1.getE());
        System.out.println("R:"+c1.getR());
        System.out.println("N:"+c1.getN());

        System.out.println("-----------");

        //缺少必要参数
        CommandUtil c2 = new CommandUtil();
        String args2[] = {"-n","80","-e","-xp"};
        c2.getParameter(args2);

        System.out.println("A:"+c2.getA());
        System.out.println("E:"+c2.getE());
        System.out.println("R:"+c2.getR());
        System.out.println("N:"+c2.getN());
        System.out.println("-----------");

        //参数缺少

        CommandUtil c4 = new CommandUtil();
        String args4[] = {  "-r",      "-n"          ,   "-a","D:\\Users\\Desktop\\exp.txt"    ,   "-e","-xp"   };
        c4.getParameter(args4);

        System.out.println("A:"+c4.getA());
        System.out.println("E:"+c4.getE());
        System.out.println("R:"+c4.getR());
        System.out.println("N:"+c4.getN());

        System.out.println("-----------");

    }
}

随机表达式生成模块

public class RandomExpressionTest {
    @Test
    public void ToStringTest() {
        // 测试整数
        Fraction f1 = new Fraction(2, 1);
        System.out.println(f1.ToString());
        // 测试真分数
        Fraction f2 = new Fraction(1, 6);
        System.out.println(f2.ToString());
        // 测试假分数
        Fraction f3 = new Fraction(16, 6);
        System.out.println(f3.ToString());
        // 分子和分母相等
        Fraction f4 = new Fraction(3, 3);
        System.out.println(f4.ToString());
        // 测试负数
        Fraction f5 = new Fraction(-1, 3);
        System.out.println(f5.ToString());
        Fraction f6 = new Fraction(1, -3);
        System.out.println(f6.ToString());
        Fraction f7 = new Fraction(3, -2);
        System.out.println(f7.ToString());
        // 测试分母为零
        try {
            Fraction zero = new Fraction(1, 0);
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        // 对分数加法的测试
        // 正数的加法
        Fraction a1 = new Fraction(2, 1);
        Fraction a2 = new Fraction(1, 4);
        System.out.println(a1.Add(a2).ToString());
        // 存在负数的加减法
        a1 = new Fraction(-1, 2);
        a2 = new Fraction(2, 1);
        System.out.println(a1.Add(a2).ToString());
        // 对分数的减法测试
        a1 = new Fraction(1, 4);
        a2 = new Fraction(2, 1);
        System.out.println(a1.Sub(a2).ToString());
        System.out.println(a2.Sub(a1).ToString());
        // 对分数的乘法进行测试
        a1 = new Fraction(3, 4);
        a2 = new Fraction(-4, 3);
        System.out.println(a1.Mul(a2).ToString());
        a2 = new Fraction(4, 3);
        System.out.println(a1.Mul(a2).ToString());
        // 对分数的除法进行测试
        a1 = new Fraction(3, 4);
        a2 = new Fraction(2, 5);
        System.out.println(a1.Div(a2).ToString());
        a1 = new Fraction(2, -5);
        System.out.println(a1.Div(a2).ToString());
    }
    @Test
    public void CreateExpressionTest() {
        CreateExpression a = new CreateExpression(30, 2);
        Map<String, String> tmp = a.getExpressionAndResult();
        for(String exp : tmp.keySet()) {
            System.out.println(exp);
        }
    }
}

输入输出模块

public class ReadUtilTest {

    @Test
    public void countLine() {
        System.out.println("line:"+ ReadUtil.CountLine("D:\\Users\\Desktop\\exp.txt"));
    }

    @Test
    public void getResult() {
        System.out.println(ReadUtil.GetResult("D:\\Users\\Desktop\\exp.txt",3,"."));
        System.out.println(ReadUtil.GetResult("D:\\Users\\Desktop\\exp.txt",5,"="));
    }

    @Test
    public void ResultCompare(){

        ArrayList<Integer>[] GetCompareResult = ReadUtil.ResultCompare("D:\\Users\\Desktop\\result.txt","D:\\Users\\Desktop\\result2.txt");
        ArrayList<Integer>Correct = GetCompareResult[0];
        ArrayList<Integer>Wrong = GetCompareResult[1];
        System.out.print("Correct:");
        for (int num:Correct){
            System.out.print(num+" ");
        }

        System.out.println();
        System.out.print("Wrong:");
        for(int n:Wrong){
            System.out.print(n+" ");
        }

    }

    @Test
    public void writeExpression() {
        CreateExpression a = new CreateExpression(10,10);
        Map<String, String> tmp = a.getExpressionAndResult();

        WriteUtil.WriteExpression(tmp,"D:\\Users\\Desktop\\exp.txt","D:\\Users\\Desktop\\result.txt");

    }

    @Test
    public void CompareResult(){
        WriteUtil.WriteCompareResult(ReadUtil.ResultCompare("D:\\Users\\Desktop\\result.txt","D:\\Users\\Desktop\\result2.txt"),"D:\\Users\\Desktop\\Compareresult.txt");
    }

}

性能测试

给了这么一串参数，性能测试的结果如下：

String[] args0 = {"-n", "100000000", "-r", "1000"};

耗费最多的就是 Fraction，Expression 及其子类，这是生成大量表达式以及查重模块所带来的代价。当生成的题目数量越多时，Expression 生成的表达式树就会越多，为了进行查重，存起来的表达式树就会越来越多，因此当数据规模足够大时，该算法对内存的消耗量也是非常大的。

但考虑到我们只要求一万道题目的数量，而我们所做测试是一千万道题目的数量，所以可以想象大概是本次性能测试的所有资源消耗量，都几乎会下降一千倍，那这样的性能消耗，对于我们来说就是可以接受的。

总结

张永祥

对本次项目进行总结：

（1）项目的成功之处：

• 高效沟通：在结对编程中，我们保持了高效的沟通，及时解决了编程过程中遇到的问题。

• 互相学习：通过互相监督，我们互相学习了对方的编程技巧和思维方式，提高了自身的编程水平

（2）不足之处：

• 没有足够严格地按照结对编程的方法解决问题
• 因为前期没有定义好相关规范、任务，导致开发过程中有种撕裂感，有种在完成单人项目的感觉。

（3）经验分享

• 在团队中，合理的系统设计文档，能有效组织人员进行开发，让每个人的能力得到充分利用。

黄俊杰

对本次项目进行总结：

（1）项目的成功之处：

• 高效沟通：在结对编程中，我们保持了高效的沟通，及时解决了编程过程中遇到的问题。
• 互相学习：通过互相监督，我们互相学习了对方的编程技巧和思维方式，提高了自身的编程水平
• 使用新方式：第一次使用git进行多人项目的管理，代码版本管理良好

（2）不足之处：

• 没有足够严格地按照结对编程的方法解决问题
• 对git的使用方法不熟练，个人代码版本更新有可能因为交流滞后，造成代码冲突，在提交和merge时出现问题
• 我比较像摸鱼，对算法设计基本没有贡献