第一次作业—四则运算
2017-09-24 11:37
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任务：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序。
1）PSP表格记录
PSP2.1
Personal Software Process Stage
估计
实际
Planning
计划
· Estimate
· 估计这个任务需要多少时间
21h
29h
Development
开发
· Analysi
· 需求分析 (包括学习新技术)
1h
3h
· Design Spec
· 生成设计文档
0.5h
0.5
· Design Review
· 设计复审 (和同事审核设计文档)
· Coding Standard
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)
· Desig
· 具体设计
1h
1h
· Coding
· 具体编码
15h
20h
· Code Review
· 代码复审
· Test
· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）
2h
3h
Reporting
报告
· Test Report
· 测试报告
0.5h
0.5h
· Size Measurement
· 计算工作量
0.5h
0.5h
· Postmortem & Process Improvement Pla
· 事后总结, 并提出过程改进计划
0.5h
0.5h
合计
21h
29h
2）编码过程（主要是编码过程中遇到的问题所做的处理）
1. 对带分数的表达式的处理。
查阅相关资料时发现可以使用逆波兰表达式来处理数学表达式。其原理是将人们习惯的的中缀表达式转化成后缀表达式。查阅了相关代码，并在此基础上修改成可以支持分数的函数。其主要思想就是将一个整数化成n/1的形式，再进行相关的计算。我设计了如下的一个类：
View Code
2. 快速生成不相同的随机数
因为程序要求可以生成一万个代码，在要求效率的基础上，肯定不能用简单的使用当前系统时间作为随机数的种子。否则在短时间内会生成大量一样的随机数。也不能用Sleep的方式，否则会降低程序的效率。查阅相关资料，问题得以解决。
3. 产生不重复的表达式
因为老师对需求做了些简化，我便想到了一个比较投机的办法。就是将中缀表达式化成后缀表达式，只要一个加号和乘号之前的两个数字位置进行调换，并存入表中，再用Contains的方法进行判断。
举个例子：
对于1+2+3的中缀形式，可以化为1 2 + 3 +的后缀形式，只要将1和2调换一个位置，变为2 1 + 3 + 只要以后的生成表达式和上面俩个式子不同，就不会有重复。
同理的对于1+（2+3）的中缀形式是1 2 3 + +。调换后为1 3 2 + +。
代码如下：
View Code
3）程序优化
对于生成10000个算式，没优化是这样的：
程序将近执行了3分钟
可以看出Simplification这个函数占用的时间最长。这个函数是用来将一个分数化简成最简形式。一开始的思路是从分子逐个向下做减一的循环。当分子和分母同时可以将这个数整除，即为最大公约数。最后同时除以这个公约数即为最
后来发现可以使用辗转相除法化来找公约数，来提高整个程序的效率，相对应的getChild函数也不会调用那么多次的。
同理在ToString函数中会将一个假分数化成真分数，一开始也是用循环累加的方式。后来发现其系数可以是原分子除以分母的结果，分子可以是原分子对分母的求余。遂改进。
这就是优化过后的结果。可以发现程序的效率大大的提升了。
4）测试
输入-n 10000 -r 10000 测试是否能生成一万个算式。
输入-e -a 测试是否能判断自动生成的文件
对文件进行修改，判断是否能正确判断正误。
将9988号题目的结果改为1。将9999的结果直接删除。
程序均能正确判断。
并且经过人工肉眼扫描是否有假分数和负数的结果，和包含假分数的算术。均为扫描到。
1）PSP表格记录
| PSP2.1 | Personal Software Process Stage | 估计 | 实际 |
| Planning | 计划 | ||
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 21h | 29h |
| Development | 开发 | ||
| · Analysi | · 需求分析 (包括学习新技术) | 1h | 3h |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 0.5h | 0.5 |
| · 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) | 0 | 0 |
| · Desig | · 具体设计 | 1h | 1h |
| · Coding | · 具体编码 | 15h | 20h |
| · Code Review | · 代码复审 | 0 | 0 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 2h | 3h |
| Reporting | 报告 | ||
| · Test Report | · 测试报告 | 0.5h | 0.5h |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 0.5h | 0.5h |
| · Postmortem & Process Improvement Pla | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 0.5h | 0.5h |
| 合计 | 21h | 29h |
Personal Software Process Stage
估计
实际
Planning
计划
· Estimate
· 估计这个任务需要多少时间
21h
29h
Development
开发
· Analysi
· 需求分析 (包括学习新技术)
1h
3h
· Design Spec
· 生成设计文档
0.5h
0.5
· Design Review
· 设计复审 (和同事审核设计文档)
· Coding Standard
· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)
· Desig
· 具体设计
1h
1h
· Coding
· 具体编码
15h
20h
· Code Review
· 代码复审
· Test
· 测试（自我测试，修改代码，提交修改）
2h
3h
Reporting
报告
· Test Report
· 测试报告
0.5h
0.5h
· Size Measurement
· 计算工作量
0.5h
0.5h
· Postmortem & Process Improvement Pla
· 事后总结, 并提出过程改进计划
0.5h
0.5h
合计
21h
29h
2）编码过程（主要是编码过程中遇到的问题所做的处理）
1. 对带分数的表达式的处理。
查阅相关资料时发现可以使用逆波兰表达式来处理数学表达式。其原理是将人们习惯的的中缀表达式转化成后缀表达式。查阅了相关代码，并在此基础上修改成可以支持分数的函数。其主要思想就是将一个整数化成n/1的形式，再进行相关的计算。我设计了如下的一个类：
View Code
2. 快速生成不相同的随机数
因为程序要求可以生成一万个代码，在要求效率的基础上，肯定不能用简单的使用当前系统时间作为随机数的种子。否则在短时间内会生成大量一样的随机数。也不能用Sleep的方式，否则会降低程序的效率。查阅相关资料，问题得以解决。
3. 产生不重复的表达式
因为老师对需求做了些简化，我便想到了一个比较投机的办法。就是将中缀表达式化成后缀表达式，只要一个加号和乘号之前的两个数字位置进行调换，并存入表中，再用Contains的方法进行判断。
举个例子：
对于1+2+3的中缀形式，可以化为1 2 + 3 +的后缀形式，只要将1和2调换一个位置，变为2 1 + 3 + 只要以后的生成表达式和上面俩个式子不同，就不会有重复。
同理的对于1+（2+3）的中缀形式是1 2 3 + +。调换后为1 3 2 + +。
代码如下：
View Code
3）程序优化
对于生成10000个算式，没优化是这样的：
程序将近执行了3分钟
可以看出Simplification这个函数占用的时间最长。这个函数是用来将一个分数化简成最简形式。一开始的思路是从分子逐个向下做减一的循环。当分子和分母同时可以将这个数整除，即为最大公约数。最后同时除以这个公约数即为最
后来发现可以使用辗转相除法化来找公约数，来提高整个程序的效率，相对应的getChild函数也不会调用那么多次的。
同理在ToString函数中会将一个假分数化成真分数，一开始也是用循环累加的方式。后来发现其系数可以是原分子除以分母的结果，分子可以是原分子对分母的求余。遂改进。
这就是优化过后的结果。可以发现程序的效率大大的提升了。
4）测试
输入-n 10000 -r 10000 测试是否能生成一万个算式。
输入-e -a 测试是否能判断自动生成的文件
对文件进行修改，判断是否能正确判断正误。
将9988号题目的结果改为1。将9999的结果直接删除。
程序均能正确判断。
并且经过人工肉眼扫描是否有假分数和负数的结果，和包含假分数的算术。均为扫描到。
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