成员信息

Github:https://github.com/wcng010/SoftwareWork2

PSP表格

环境：c++

设计实现过程

设计思路

1.运算式生成使用随机数和随机运算符，需要考虑除法的特殊性、运算符的个数和运算式重复等约束。
2.计算采用基于优先级的四则运算规则，根据括号优先、乘除优先和加减顺序的优先级规则进行运算。
3.文件存取通过调用现有的接口实现。

主要函数

• 自定义运算类

namespace Mymath {
	inline int gcd(int a, int b)
	{
		return b == 0 ? a : gcd(b, a % b);
	}
	class MyFraction {
	private:
		int numerator;
		int denominator;
	public:
		explicit MyFraction(){}
		explicit MyFraction(const int num1,const int num2) :numerator(num1), denominator(num2) {}
		//explicit MyFraction(const MyFraction& f) :numerator(f.numerator), denominator(f.denominator) {}
		MyFraction operator+(const MyFraction& f) const;
		MyFraction operator -(const MyFraction& f) const;
		MyFraction operator *(const MyFraction& f) const;
		MyFraction operator /(const MyFraction& f) const;
		std::string GetValue();
		float Get();
		int GetNumerator();
		int GetDenominator();
		void FractionReduction();
		bool IsPositive();
		virtual ~ MyFraction(); 
	};
}

• 功能函数(字符串格式转换、判别运算式是否符合约束条件等)

std::string Mymath::MyFraction::GetValue()
float Mymath::MyFraction::Get()
int Mymath::MyFraction::GetNumerator()
int Mymath::MyFraction::GetDenominator()
void Mymath::MyFraction::FractionReduction()
bool Mymath::MyFraction::IsPositive()

• 运算函数(加减乘除)

Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator +(const MyFraction& f) const
Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator -(const MyFraction& f) const
Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator *(const MyFraction& f) const
Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator /(const MyFraction& f) const

具体实现

• 加减乘除运算

将运算过程封装到函数中，方便调用。

Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator +(const MyFraction& f) const
{
	MyFraction temp;
	temp.numerator = numerator * f.denominator + f.numerator * denominator;
	temp.denominator = denominator * f.denominator;
	return temp;
}

Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator -(const MyFraction& f) const
{
	MyFraction temp;
	temp.numerator = numerator * f.denominator - f.numerator * denominator;
	temp.denominator = denominator * f.denominator;
	return temp;
}

Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator*(const MyFraction& f) const
{
	MyFraction temp;
	temp.numerator = numerator * f.numerator;
	temp.denominator = denominator * f.denominator;
	return temp;
}

Mymath::MyFraction Mymath::MyFraction::operator/ (const MyFraction& f) const
{
	MyFraction temp;
	temp.numerator = numerator * f.denominator;
	temp.denominator = denominator * f.numerator;
	return temp;
}

• 单元计算

单元计算模块的设计有三个方面的要求，分别是将完成运算的两个值从分数数组中删除，将结果添加进入数组、将完成运算的运算符删除和将完成运算的运算符优先级删除。

void Mymath::Arithmetic::CalculateSingle(const int& index1, const int& index2)
{
	MyFraction fraction;
	switch (operatorVec[index1][index2])
	{
	case add: 
		fraction = fractionVec[index1][index2] + fractionVec[index1][index2 + 1];
		break;
	case subtract: fraction = fractionVec[index1][index2] - fractionVec[index1][index2 + 1];
		break;
	case multiply: fraction = fractionVec[index1][index2] * fractionVec[index1][index2 + 1];
		break;
	case divide: fraction = fractionVec[index1][index2] / fractionVec[index1][index2 + 1];
		break;
	default:break;
	}

	//处理不符合要求的数据
	if (fraction.Get()<0 && WrongNum.size() == 0) { WrongNum.emplace_back(index1); }
	else if (fraction.Get()<0 && index1 != WrongNum[WrongNum.size() - 1]) { WrongNum.emplace_back(index1);}
	//移除计算后的数据
	std::vector<operatorType>::iterator it = operatorVec[index1].begin() + index2;
	operatorVec[index1].erase(it);
	std::vector<operatorPriority>::iterator it1 = operatorPriorityVec[index1].begin() + index2;
	operatorPriorityVec[index1].erase(it1);
	std::vector<MyFraction>::iterator it2 = fractionVec[index1].begin() + index2;
	fractionVec[index1].erase(it2, it2 + 2);
	std::vector<MyFraction>::iterator it3 = fractionVec[index1].begin() + index2;
	fractionVec[index1].insert(it3, fraction);
}

• 数值提取

std::string Mymath::MyFraction::GetValue()
{
	//分母是
	/**if (denominator % numerator == 0 && numerator / denominator != 0)
		return std::to_string(numerator/denominator);
	//分母小于分子
	else if (denominator<numerator)
	{
		int left = numerator/denominator;
		int right = numerator % denominator;
		return std::to_string(left) + "'" + std::to_string(right) + "/" + std::to_string(denominator);
	}
	else
	{
		return std::to_string(numerator) + "/" + std::to_string(denominator);
	}*/
	//输出前先约分
	FractionReduction();
	//分子小于分母
	if (numerator < denominator)
	{
		return std::to_string(numerator) + "/" + std::to_string(denominator);
	}
	//分子大于分母且不成比例
	else if (numerator > denominator && numerator % denominator != 0 && denominator != 1)
	{
		return std::to_string(numerator / denominator) + "'" + std::to_string(numerator % denominator) + "/" + std::to_string(denominator);
	}
	else if (numerator % denominator == 0)
	{
		return std::to_string(numerator / denominator);
	}
	return " ";
}

• 分数计算

void Mymath::MyFraction::FractionReduction()
{
	// 分子为0，则分母为1
	if (numerator == 0) denominator = 1;

	// 如果分母为负数，则分子分母变号
	if (denominator < 0)
	{
		numerator = -numerator;
		denominator = -denominator;
	}

	// 约分: 分子分母同时除以最大公约数
	int x = gcd(abs(numerator), abs(denominator));
	numerator /= x;
	denominator /= x;
}

性能分析和测试

性能分析

生成10道题目时

从图中看出，在生成题目数少的情况下，将计算结果进行输出的函数在程序运行时间中占比很高，进行计算的模块时间占比少，这是合理现象。

函数的调用次数统计。

生成1000道题目时

用于运算的几个函数时间占比高。程序运行速度快。

测试

对整体进行测试

1.输入参数生成运算式

2.输入答案

3.运算式和答案存储在txt文件中


4.统计结果输出到文件Grade.txt

项目小结

杨恒：在结对项目中，充分的交流可以加快项目的进展速度，少走弯路。在这次实践中，我也收获了一些合作的方法，其中一条就是在合作过程中要多沟通，因为如果缺少交流，就有可能会两个人做了重叠的工作。
游烽：当一个人在遇到问题时，及时与伙伴沟通，可以快速解决问题。通过这次项目，我发现在项目开发过程中，对已经实现的模块及时进行测试，而不是等所有模块的代码都完成后在进行测试，效率更高。