本次试验是由上次的基础上迭代开发而来，并且用结对开发的模式进行开发。
结对开发的伙伴：
博客名：Mr.缪
姓名：缪金敏
链接：http://www.cnblogs.com/miaojinmin799/
功能要求：
1、乘除可控
2、随机添加括号
3、输入结果判断正误
4、统计正确数量
5、正负，余数可控
6、去除连除误区
程序思想：
1、无乘除可用0，1表示，有乘除可再加2，3，共四种选择
2、用随机函数选择左括号放在哪个操作数前面，然后再用随机函数添加右括号，在使用循环判断去除左括号加在最左边右括号加在最右边的式子
3、使用栈的思想，把生成的公式压入栈中，根据优先关系再进行计算，得出的结果存在一个数组中，当用户输入时和数组中的数比较
4、通过使用栈算出结果便可以知道有无正负和余数，可使用循环重新生成式子
5、在生成式子时，记入上一个运算符，当出现第二个“/”号时自动重新生成式子
6、最简真分数表示：求出分子分母最大公约数，然后都除以这个数，从而得出最简真分数，真分数用“（XX/XX）”表示
所遇困难：
1、在遇到10或20等数时，会出现运算错误，经过调试发现在出栈提取第二个操作数时总是为0，后经过查看发现在读取操作数时每遇到0就会多压入一个操作数导致运算混乱
2、对于运算式子的计算优先级的判断不是很了解，后来参考了原先数据结构课本中的资料，在结合程序本身情况完成了对运算式计算的函数。
结对开发过程照片：
源代码：
1 #include<iostream>
2 #include<string>
3 #include<sstream>
4 #include<time.h>
5 #include<iomanip>
6 #include<fstream>
7 #define MAX 100
8 using namespace std;
9
10 stringstream formula; //当前算式
11 string buffer[MAX]; //缓冲区数组
12 int TopNumber; //上限
13 int BaseNumber; //下限
14 int IsMulDlvExist; //是否有乘除
15 int Amount; //操作数的个数
16 int BracketNum; //括号个数
17 int LBraket[2]; //左括号的位置
18 int RBraket[2]; //右括号的位置
19 int IsNeg; //是否有负数
20 int IsRem; //是否有余数
21 int IsBra; //是否有括号
22 int IsRep; //是否重复
23 float Result[MAX]; //正确结果数组
24 char lastOp; //记录上个运算符是否为除号
25
26 //优先级数组
27 char prior[7][7] = {
28 { ‘>‘, ‘>‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘>‘, ‘>‘ },
29 { ‘>‘, ‘>‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘>‘, ‘>‘ },
30 { ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘<‘, ‘>‘, ‘>‘ },
31 { ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘<‘, ‘>‘, ‘>‘ },
32 { ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘=‘, ‘ ‘ },
33 { ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘>‘, ‘ ‘, ‘>‘, ‘>‘ },
34 { ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘<‘, ‘ ‘, ‘=‘ }
35 };
36 //操作符栈
37 typedef struct {
38 char *base;
39 char *top;
40 }OperChar;
41 //操作数栈
42 typedef struct{
43 float *base;
44 float *top;
45 }NumberLink;
46 //初始化栈
47 void InitOperStack(OperChar &S)
48 {
49 S.base = new char[MAX];
50 if (!S.base)
51 exit(1);
52 S.top = S.base;
53 }
54 void InitNumStack(NumberLink &S)
55 {
56 S.base = new float[MAX];
57 if (!S.base)
58 exit(1);
59 S.top = S.base;
60 }
61 //进栈
62 void PushOper(OperChar &S, char e){
63 if (S.top - S.base == MAX)
64 exit(1);
65 *S.top++ = e;
66
67 }
68 void PushNum(NumberLink &S, float e){
69 if (S.top - S.base == MAX)
70 exit(1);
71 *S.top++ = e;
72 }
73 //出栈
74 void PopOper(OperChar &S, char &e)
75 {
76 if (S.top == S.base)
77 exit(1);
78 e = *--S.top;
79 }
80 void PopNum(NumberLink &S, float &e)
81 {
82 if (S.top == S.base)
83 exit(1);
84 e = *--S.top;
85 }
86 //取栈顶元素
87 char GetTopOper(OperChar S)
88 {
89 if (S.top == S.base)
90 {
91 exit(1);
92
93 }
94 return *(S.top - 1);
95 }
96 float GetTopNum(NumberLink S)
97 {
98 if (S.top == S.base)
99 {
100 exit(1);
101
102 }
103 return *(S.top - 1);
104 }
105 //将操作符转化为优先级数组的下标
106 int Change(char Oper)
107 {
108 switch (Oper)
109 {
110 case ‘+‘: return 0; break;
111 case ‘-‘: return 1; break;
112 case ‘*‘: return 2; break;
113 case ‘/‘: return 3; break;
114 case ‘(‘: return 4; break;
115 case ‘)‘: return 5; break;
116 case ‘=‘: return 6; break;
117 default: return 6; break;
118
119 }
120 }
121 //返回优先级的大小
122 char Precede(char Oper, char ch)
123 {
124 return prior[Change(Oper)][Change(ch)];
125 }
126 //计算两个数的结果
127 float Operate(float first, char oper1, float second)
128 {
129 switch (oper1)
130 {
131 case ‘+‘:
132 {
133 return (first + second);
134 break;
135 }
136 case ‘-‘:
137 {
138 return (first - second);
139 break;
140 }
141 case ‘*‘:
142 {
143 return (first * second);
144 break;
145 }
146 case ‘/‘:
147 {
148 if (second == 0)
149 {
150 IsRep = 1;
151 return 0;
152 }
153 return (first / second);
154 break;
155
156 }
157 default: return 0; break;
158 }
159 }
160 //数字的个数
161 void NumberAmount()
162 {
163 Amount = 2 + rand() % 5;
164 }
165 //加左括号 随机选择在第几个数字前面加括号
166 void AddLbracket(){
167 for (int j = 0; j < 2; j++)
168 LBraket[j] = 0;
169 if (Amount == 2)
170 {
171 BracketNum = 0;
172 }
173 if (Amount == 3){
174 BracketNum = rand() % 2;
175 }
176 if (Amount > 3)
177 {
178 BracketNum = rand() % 3;
179 }
180 for (int i = 0; i < BracketNum; i++){
181 LBraket[i] = 1 + rand() % (Amount - 2);
182 }
183 }
184 //加右括号
185 void AddRbracket(){
186 for (int j = 0; j < 2; j++)
187 RBraket[j] = 0;
188 int choose;
189 int trance;
190 if (BracketNum == 1){
191 RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
192 }
193 if (BracketNum == 2)
194
195 {
196 //把最左边的左括号放在第一个数组中
197 if (LBraket[0] < LBraket[1])
198 {
199 trance = LBraket[0];
200 LBraket[0] = LBraket[1];
201 LBraket[1] = trance;
202 }
203 //当两个左括号之间相差有点远时有2中右括号添加方法
204 if (LBraket[0] - LBraket[1]>2){
205 choose = rand() % 2;
206 if (choose == 0){
207 RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
208 RBraket[1] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
209 }
210 if (choose == 1)
211 {
212 RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
213 RBraket[1] = LBraket[1] + 1 + rand() % (LBraket[0] - 2);
214 }
215 }
216 else
217 {
218 RBraket[0] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
219 RBraket[1] = LBraket[0] + 1 + rand() % (Amount - LBraket[0]);
220 if (LBraket[0] == LBraket[1] && RBraket[0] == RBraket[1]){
221 LBraket[0] = LBraket[1] = 0;
222 RBraket[0] = RBraket[1] = 0;
223 BracketNum = 0;
224
225 }
226 if (LBraket[1] == 1 && (RBraket[0] == Amount || RBraket[1] == Amount))
227 {
228 LBraket[0] = LBraket[1] = 0;
229 RBraket[0] = RBraket[1] = 0;
230 BracketNum = 0;
231 }
232
233 }
234 }
235 }
236 //随机产生最简真分数
237 void Score(){
238 int Left, Right;
239 Left = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
240 Right = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
241 while (Left >= Right || Left == 0)
242 {
243 Left = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
244 Right = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
245 }
246 int max = 1;
247 //求最大公约数
248 for (int i = 2; i <= Left; i++)
249 {
250 if (Left%i == 0 && Right%i == 0)
251 {
252 max = i;
253 }
254 }
255 if (max > 1)
256 {
257 Left /= max;
258 Right /= max;
259 }
260 formula << ‘(‘ << Left << ‘/‘ << Right << ‘)‘;
261 }
262 //随机生成操作符
263 void Operater()
264 {
265 int choose;
266 char op;
267 if (IsMulDlvExist == 1)
268 choose = 1 + rand() % 4;
269 else
270 choose = 1 + rand() % 2;
271
272 switch (choose)
273 {
274 case 1:{op = ‘+‘; lastOp = ‘+‘; break; }
275 case 2:{op = ‘-‘; lastOp = ‘-‘; break; }
276 case 3:{op = ‘*‘; lastOp = ‘*‘; break; }
277 case 4:
278 {
279 //防止连续除法产生运算误区
280 op = ‘/‘;
281 if (lastOp == ‘/‘)
282 IsRep = 1;
283 else
284 lastOp = ‘/‘;
285 break;
286 }
287 }
288 formula << op;
289 }
290 //随机生成整数
291 void Integer(){
292 int num;
293 num = BaseNumber + rand() % (TopNumber - BaseNumber + 1);
294 formula << num;
295 }
296 //创建算式
297 void CreateNumber(){
298 for (int k = 1; k <= Amount; k++)
299 {
300
301 for (int i = 0; i < 2; i++){
302 if (LBraket[i] == k)
303 formula << ‘(‘;
304 }
305
306 int cho;
307 cho = rand() % 2;
308 if (cho == 0)
309 {
310 Integer();
311 }
312 else
313 Score();
314 for (int j = 0; j < 2; j++){
315 if ((RBraket[j] == k) && RBraket[j] != 0)
316 formula << ‘)‘;
317 }
318 if (k == Amount)
319 formula << ‘=‘;
320 else
321 Operater();
322 }
323 }
324 //检查是否重复及判断括号是否添加正确
325 int Repeat(int time){
326 buffer[time] = formula.str();
327 int juege = 0;
328 int trance;
329 for (int i = 0; i < time; i++)
330 {
331 if (buffer[i] == buffer[time])
332 {
333 juege = 1;
334 break;
335 }
336 }
337 if (IsBra != 1)
338 {
339 if (BracketNum == 1)
340 {
341 if (LBraket[0] == 1 && RBraket[0] == Amount)
342 juege = 1;
343 }
344 if (BracketNum == 2)
345 {
346 if (RBraket[0] < RBraket[1])
347 {
348 trance = RBraket[0];
349 RBraket[0] = RBraket[1];
350 RBraket[1] = trance;
351 }
352 if (LBraket[1] == 1 && RBraket[0] == Amount&&LBraket[0] < RBraket[1])
353 juege = 1;
354 }
355 }
356 return juege;
357
358 }
359 //利用栈计算结果 参考《数据结构---C语言》
360 float EvaluateExpression(){
361 OperChar OPTR;
362 NumberLink OPND;
363 InitOperStack(OPTR);
364 PushOper(OPTR, ‘=‘);
365 InitNumStack(OPND);
366 int count = 0;
367 float Num = 0, first, second;
368 char oper1;
369 char bracket1;
370 while (true)
371 {
372 Num = 0;
373 //读取数字
374 while (formula.str()[count] >= ‘0‘&&formula.str()[count] <= ‘9‘)
375 {
376 if (formula.str()[count] == ‘0‘)
377 {
378 if (count == 0)
379 PushNum(OPND, 0);
380 if (count != 0 && !(formula.str()[count - 1] >= ‘0‘&&formula.str()[count - 1] <= ‘9‘))
381 PushNum(OPND, 0);
382 }
383
384 Num = Num * 10;
385 Num = Num + formula.str()[count] - 48;
386 count++;
387
388 }
389 if (Num > 0)
390 {
391 PushNum(OPND, Num);
392 }
393 if (formula.str()[count] == ‘=‘&&GetTopOper(OPTR) == ‘=‘)
394 {
395 break;
396 }
397 //判断运算符优先级
398 switch (Precede(GetTopOper(OPTR), formula.str()[count]))
399 {
400 case ‘<‘:
401 {
402 PushOper(OPTR, formula.str()[count]);
403 count++;
404 break;
405 }
406 case ‘>‘:
407 {
408 PopOper(OPTR, oper1);
409 PopNum(OPND, second);
410 PopNum(OPND, first);
411 PushNum(OPND, Operate(first, oper1, second));
412 break;
413 }
414 case ‘=‘:
415 {
416 PopOper(OPTR, bracket1);
417 count++;
418 }
419 }
420 }
421 return GetTopNum(OPND);
422 }
423 int main()
424 {
425 ofstream out("1.txt", ios::out);
426 int OutChoose = 0;
427 int truenum = 0;
428 int choose;
429 bool flag = true;
430 int range = 0;
431 srand((unsigned)time(NULL));
432 /*cin >> IsMulDlvExist;
433 cin >> BaseNumber;
434 cin >> TopNumber;
435 cin >> IsNeg;
436 cin >> IsRem;
437 cin >> IsBra;*/
438 cout << " 欢迎来到四则运算答题系统！" << endl;
439 cout << "说明：\n\t初级只有加减法无括号无负数无余数（默认数值范围0-5）\n\t中级有乘除有括号无负数无余数（默认范围0-20）\n\t高级有乘除有括号有负数有余数（默认范围0-100）" << endl;
440 while (flag)
441 {
442 cout << "现在有初级，中级，高级，三种关卡，你要挑战哪一关？" << endl;
443 cout << "1.初级 2.中级 3.高级 请选择：";
444 cin >> choose;
445 switch (choose)
446 {
447 case 1:
448 {
449 cout << "是否打印试卷？0、否 1、是 请选择 ： ";
450 cin >> OutChoose;
451 cout << "是否需要数值重设范围？0、否 1、是 请选择 ： ";
452 cin >> range;
453 IsMulDlvExist = 0;
454 BaseNumber = 0;
455 TopNumber = 5;
456 if (range == 1){
457 cout << "请输入下限（正数）：";
458 cin >> BaseNumber;
459 cout << "请输入上限（正数）：";
460 cin >> TopNumber;
461 }
462 IsNeg = 1;
463 IsRem = 1;
464 IsBra = 1;
465 flag = false;
466 break;
467 }
468 case 2:
469 {
470 cout << "是否打印试卷？0、否 1、是 请选择 ： ";
471 cin >> OutChoose;
472 cout << "是否需要数值重设范围？0、否 1、是 请选择 ： ";
473 cin >> range;
474 IsMulDlvExist = 1;
475 BaseNumber = 0;
476 TopNumber = 20;
477 if (range == 1){
478 cout << "请输入下限（正数）：";
479 cin >> BaseNumber;
480 cout << "请输入上限（正数）：";
481 cin >> TopNumber;
482 }
483 IsNeg = 1;
484 IsRem = 1;
485 IsBra = 0;
486 flag = false;
487 break;
488 }
489 case 3:
490 {
491 cout << "是否打印试卷？0、否 1、是 请选择 ： ";
492 cin >> OutChoose;
493 cout << "是否需要数值重设范围？0、否 1、是 请选择 ： ";
494 cin >> range;
495 IsMulDlvExist = 1;
496 BaseNumber = 0;
497 TopNumber = 100;
498 if (range == 1){
499 cout << "请输入下限（正数）：";
500 cin >> BaseNumber;
501 cout << "请输入上限（正数）：";
502 cin >> TopNumber;
503 }
504 IsNeg = 0;
505 IsRem = 0;
506 IsBra = 0;
507 flag = false;
508 break;
509 }
510 default:
511 {
512 cout << "输入有误，请重新选择：" << endl;
513 flag = true;
514 break;
515 }
516 }
517
518 }
519
520
521 float sum = 0;
522 for (int i = 0; i < 30; i++)
523 {
524 lastOp = ‘+‘;
525 IsRep = 0;
526 NumberAmount();
527 if (IsBra == 0)
528 {
529 AddLbracket();
530 AddRbracket();
531 }
532 CreateNumber();
533 Result[i] = EvaluateExpression();
534 while (Repeat(i) == 1 || IsRep == 1 || (IsNeg == 1 && (Result[i] < 0 || Result[i] == -0)) || (IsRem == 1 && (int(Result[i] * 10000)) % 10000 != 0))
535 {
536
537 IsRep = 0;
538 lastOp = ‘+‘;
539 formula.str("");
540 NumberAmount();
541 if (IsBra == 0)
542 {
543 AddLbracket();
544 AddRbracket();
545 }
546 CreateNumber();
547 Result[i] = EvaluateExpression();
548 }
549 cout << "第" << i + 1 << "题：";
550 cout << formula.str();
551
552 cin >> sum;
553 if (OutChoose == 1)
554 {
555 out << "第" << i + 1 << "题：";
556 out << formula.str() << sum;
557 }
558 if (abs(int(100 * sum) - int(100 * Result[i])) <= 1)
559 {
560 cout << "小朋友太棒了，回答正确！\n";
561 if (OutChoose == 1)
562 out << "小朋友太棒了，回答正确！\n";
563 truenum++;
564 }
565 else
566 {
567 cout << "回答错误，小朋友继续加油!正确答案：" << Result[i] << endl;
568 if (OutChoose == 1)
569 out << "回答错误，小朋友继续加油!正确答案：" << Result[i] << endl;
570 }
571
572 formula.str("");
573 }
574 cout << endl;
575 cout << "你一共答对了" << truenum << "道题！" << endl;
576 if (OutChoose == 1)
577 out << "你一共答对了" << truenum << "道题！" << endl;
578 return 0;
579 }
运行结果截图：
编程总结分析：
一开始我们接着上次的基础做，发觉根本行不通，所以我们几乎是重写了全部的代码，从随机生成数开始一步步的写，觉得加括号和利用栈来计算结果是最难实现的部分。尤其是利用栈来计算结果这个函数及其子函数错了好多次，总是有问题，我们通过debug调试断点，一步步查才逐渐找到bug，并修复了它。总之，本次程序是十分具有挑战性的，多亏了和我的好伙伴一起努力才完成了这次任务。
项目计划总结：
时间记入日志：
缺陷记入日志：
时间： 2024-10-19 10:21:53