github地址：https://github.com/myGitHub1018/Student_comput
一、需求分析
1、由用户输入参数n，然后随机产生n道加减乘除练习题；
2、每个数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间；
3、运算过程中不得出现负数与非整数，比如不能出 3/5+2=2.6，2-5+10=7等算式；
4、将学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中，文件目录与程序目录一致。
例如：当程序接收的参数为4时，输出如下：
软件附加功能要求如下：
- 支持有括号的运算式，包括出题与求解正确答案。算式中存在的括号必须大于2个，且不得超过运算符的个数。
- 扩展程序功能支持真分数的出题与运算，例如：1/6 + 1/8 + 2/3= 23/24。注意在实现本功能时，需支持运算时分数的自动化简，比如 1/2+1/6=2/3，而非4/6。
二、设计实现
1、由用户输入参数n，保存练习题的数量；
2、当输入不合理时，提示重新输入；
3、随机产生3-5个加减乘除运算符以及1-100之间的随机数；
4、运算结果不能为负数和非整数；
5、将学号与生成的n道练习题及其对应的正确答案输出到文件“result.txt”中。
三、功能实现
程序流程图：
四、测试运行
1、项目名称为Suanfa_l，路径如下（包括result.txt文件）：
2、测试异常输入：
当输入的数据不是1-1000之间的数字时，输出提示语句，用户重新输入，结果如下。当输入符合要求时，输出四则运算表达式及正确答案，如下图所示：
3、Eclipse执行情况和result.txt文件的输入情况：
五、核心代码
1、文件定义
（1）第一行代码是使用JDK自带的类调用JS，实现执行字符串中的运算公式的功能。JAVA使用ScriptEngine解析脚本，ScriptEngineManager是一个工厂的集合，可以通过name或者tag的方式获取某一个脚本的
工厂，并且生成一个脚本的ScriptEngine，ScriptEngine是一个脚本引擎，包含eval操作方法；
（2）定义文件，如果没有则自己创建文件。
1 ScriptEngine jse = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
2 File file = new File("result.txt"); //生成保存结果的文件
3 FileOutputStream fop = new FileOutputStream(file);
4
5 //如果没有文件，自己创建
6 if (!file.exists()) {
7 file.createNewFile();
8 }
2、异常处理
接受用户输入的参数x，使用while判断x是否在1-1000之间，若不在则抛出异常，重新输入；若符合则将x作为要生成的题目的数量。
1 String s = "";
2 int x=-1; //题目数量
3 System.out.println("请输入题目的数量：");
4 Scanner scan2 = new Scanner(System.in);
5 while(x < 1 || x > 1000)
6 {
7 try{
8 x = scan2.nextInt();
9 }catch(Exception e){
10 System.out.println("输入不符合要求，请重新输入");
11 scan2.next();
12 x=-1;
13 }
14 if((x < 1 || x > 1000) && x != -1)
15 System.out.println("输入不符合要求，请重新输入");
16 }
3、产生运算式以及结果的计算和处理
（1）定义num保存算式的结果；定义q保存算式，类型为字符串；定义a、b、c、d、e产生1-100之间的五个随机数；
（2）定义z保存一个3-5之间的随机数，用来设定运算式的数值个数，分类讨论；每种情况下都产生了一个1-4之间的随机数，每个数代表一个运算符，使用switch来判断；
（3）代码19-48行是z=3的情况，有三个运算数，两个运算符；代码50-89行是z=4的情况，有四个运算数，三个运算符；代码91-141行是z=5的情况，有五个运算数，四个运算符；
（4）142行代码调用eval方法，识别运算式，可自动识别优先级，计算出结果存入hush变量中，hush为String类型；
（5）143行将结果hush转换为Double类型，存到变量result中；
（6） 145-148处理结果是否为负数和非整数，将算式和结果写入文件，并在Eclipse中打印；
（7）149行将变量重置，进行下一次循环。
1 int a = 0;//运算式的第一个随机数
2 int b = 0;//运算式的第二个随机数
3 int c = 0;//运算式的第三个随机数
4 int d = 0;//运算式的第四个随机数
5 int e = 0;//运算式的第五个随机数
6
7 int num = 0;//结果
8 String q=""; //保存运算式
9 Random random = new Random();
10 int i=0;
11 while(i<x){
12 a = (int) (Math.random()*100+1);
13 b = (int) (Math.random()*100+1);
14 c = (int) (Math.random()*100+1);
15 d = (int) (Math.random()*100+1);
16 e = (int) (Math.random()*100+1);
17
18 int z = random.nextInt(5)%(5-3+1) + 3;//产生一个3-5之间的随机数，用来设定运算式的数值个数
19 if(z == 3){
20 //3个数，则产生两个运算符
21 int A = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
22 switch(A){
23 case 1: num = a + b;
24 q = a + "+" + b;
25 break;
26 case 2: num = a - b;
27 q = a + "-" + b;
28 break;
29 case 3: num = a * b;
30 q = a + "*" + b;
31 break;
32 default :
33 num = a / b; q = a + "/" + b;
34 break;
35 }
36 int B = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
37 switch(B){
38 case 1: num = num + c; q = q + "+" + c;
39 break;
40 case 2: num = num - c; q = q + "-" + c;
41 break;
42 case 3: num = num * c; q = q + "*" + c;
43 break;
44 default :
45 num = num / c; q = q + "/" + c;
46 break;
47 }
48 }
49
50 if(z == 4){
51 //4个数，则产生三个运算符
52 int A = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
53 switch(A){
54 case 1: num = a + b; q = a + "+" + b;
55 break;
56 case 2: num = a - b; q = a + "-" + b;
57 break;
58 case 3: num = a * b; q = a + "*" + b;
59 break;
60 default :
61 num = a / b; q = a + "/" + b;
62 break;
63 }
64 int B = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
65 switch(B){
66 case 1: num = num + c; q = q + "+" + c;
67 break;
68 case 2: num = num - c; q = q + "-" + c;
69 break;
70 case 3: num = num * c; q = q + "*" + c;
71 break;
72 default :
73 num = num / c; q = q + "/" + c;
74 break;
75 }
76
77 int C = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
78 switch(C){
79 case 1: num = num + d; q = q + "+" + d;
80 break;
81 case 2: num = num - d; q = q + "-" + d;
82 break;
83 case 3: num = num * d; q = q + "*" + d;
84 break;
85 default :
86 num = num / d; q = q + "/" + d;
87 break;
88 }
89 }
90
91 if(z == 5){
92 //5个数，则产生4个运算符
93 int A = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
94 switch(A){
95 case 1: num = a + b; q = a + "+" + b;
96 break;
97 case 2: num = a - b; q = a + "-" + b;
98 break;
99 case 3: num = a * b; q = a + "*" + b;
100 break;
101 default :
102 num = a / b; q = a + "/" + b;
103 break;
104 }
105 int B = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
106 switch(B){
107 case 1: num = num + c; q = q + "+" + c;
108 break;
109 case 2: num = num - c; q = q + "-" + c;
110 break;
111 case 3: num = num * c; q = q + "*" + c;
112 break;
113 default :
114 num = num / c; q = q + "/" + c;
115 break;
116 }
117 int C = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
118 switch(C){
119 case 1: num = num + d; q = q + "+" + d;
120 break;
121 case 2: num = num - d; q = q + "-" + d;
122 break;
123 case 3: num = num * d; q= q + "*" + d;
124 break;
125 default :
126 num = num / d; q = q + "/" + d;
127 break;
128 }
129 int D = random.nextInt(4)%(4-1+1) + 1;
130 switch(D){
131 case 1: q = q + "+" + e;
132 break;
133 case 2: q = q + "-" + e;
134 break;
135 case 3: q = q + "*" + e;
136 break;
137 default :
138 num = num / d; q = q + "/" + e;
139 break;
140 }
141 }
142 String hush=String.valueOf(jse.eval(q));
143 Double result=Double.parseDouble(hush);
144
145 if(result<0 || result%1!=0) { continue; } //结果不能为负数和非整数
146 fop.write((q+"=" + jse.eval(q)).getBytes()); //写入表达式
147 fop.write("\r\n".getBytes()); //换行
148 System.out.println(q+"="+jse.eval(q));
149 q=""; result=(double) 0; i++; //重新置为空，重新开始
150 }
六、总结
这次设计主要包括三个部分，文件的产生和定义、异常处理以及运算式的产生以及结果的计算和处理。设计时最困难的就是运算式的产生和结果的处理，最后调用eval方法使得
运算式计算时不需要考虑优先级，实现简单了很多。
七、PSP展示
| PSP2.1 | 任务内容 | 计划完成的时间(min) | 实际完成需要的时间(min) |
|---|---|---|---|
| PLanning | 计划 | 20 | 20 |
| Estimate | 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 | 20 | 40 |
| Developmet | 开发 | 240 | 320 |
| Analysis | 需求分析（包括学习新技术） | 20 | 30 |
| Design Spec | 生成设计文档 | 5 | 5 |
| Design Revie | 设计复审（和同事审核设计文档） | 5 | 4 |
| Coding Standard | 代码规范 | 2 | 2 |
| Design | 具体设计 | 40 | 50 |
| Coding | 具体编码 | 120 | 140 |
| Code Review | 代码复审 | 5 | 5 |
| Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 30 | 45 |
| Reporting | 报告 | 30 | 40 |
| Test Report | 测试报告 | 8 | 10 |
| Size Measurement | 计算工作量 | 3 | 3 |
| Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结，并提出过程改机计划 | 10 | 15 |
项目总结：
本次项目在刚开始分析问题时觉得不是特别困难，但实际设计时发现要考虑的问题很多，其中问题最多的就是运算式的产生和结果的处理，刚开始运算符的优先级一直有问题，
导致结果不正确，最后使用ScriptEngine解析脚本，调用eval方法处理结果，不用再对运算符进行优先级处理，比较投机取巧，使得代码比较之前简化了很多，节省了大量的时间。
这次代码写的比较简单，由于能力有限，没有实现附加功能，以后会继续努力，希望自己做的更好。
原文地址：https://www.cnblogs.com/nwnu-liul/p/8615076.html