MathExam小學一二年級計算題生成器v1.0

一、預估與實際

二、需求分析

我通過在網絡搜索的方式了解到，小學一年級數學有如下的幾個特點：

• 特點1：一年級數學只有加減法。
• 特點2：只有三位數以下的加減。
• 特點3：得出的結果不能為負數，因此當式子為減法式子時，前面的數字要小雨後面的數字。
• 特點4：二年級數學有加減乘除。
• 特點5：二年級數學有余數。
• 特點6：二年級數學除法的除數只有個位數。

經過分析，我認為，這個程序應當：

• 使用的數字應為[0,100)
• 除數的數字應[1,10)

三、設計

1. 設計思路

• 根據題目要求，最終需要寫入文本out.txt中，因此要先創建文本。
• 數字需要隨機得出，因此需要簡歷隨機數。
• 隨機出來的式子需要寫入文本，因此需要多個數組進行存儲。
• 答案需要的格式為“等式+答案”，並且還需要判斷符號以及是否有余數，所以需要if{} else if{}進行判斷。
  需要寫入文本out.txt，所以需要BufferedWriter( )和循環，將數組裏的數據一 一寫入文本中。
• 文本末尾需顯示當前時間，因此創建Date，提取當前系統時間。

2. 實現方案

• 準備工作：先在Github上創建倉庫，克隆到本地...

• 技術關鍵點：
  • 數組會越界，從而導致程序無法正常運行，因此循環時需要註意循環體是否達到要求，是否有問題。
  • 使用隨機數Random( )時，需要註意隨機數生成範圍，比如除數的範圍只有【1-9】
  • 當式子為減法時，減數要等於或小於被減數。
  • 使用 BufferedWriter( )將存入數組的數據一一輸入文本 out.txt 裏面。
  • 使用正則表達式、Pattern、Matcher判斷輸入參數是否達標，不達標則提示重新輸入，並給予格式。
  • 使用 DateFormat( )獲取系統當前時間。

四、編碼

請說明你如何按照設計思路進行編碼，並記錄你在開發中遇到的問題，與解決過程

1. 調試日誌

記錄編碼調試的日誌，請記錄下開發過程中的 debug 歷程

• 在for循環中，存放數據的數組因為循環體出錯，反復循環多次，導致越界，是程序無法正常運行。最後通過system.out.println打印出數組，判斷出循環問題。
• 在寫入正則表達式之後，關於Boolean的判定，一開始使用的是 matcher.find()，後來發現只要數據帶有相關的數字就會通過檢驗，因此改換成matcher.matches() ，成功將參數範圍以及類型進行限定。
• 當參數只寫入一個的時候，程序出現問題，使用args.length判斷輸入參數的長度，再傳參時，如果args.length==1則默認年級為1年級。

2. 關鍵代碼

請展示一段程序的關鍵代碼，並解釋代碼的作用

• 通過main函數中String[] args的參數，進行正則表達式的判斷，最後傳入create（）方法內。
• count表示要生成的題數，grade表示對應的年級。
• 使用random（）隨機生成數字。

   public static void create(int count,int grade) {
   
    Date date = new Date();
    DateFormat dt = DateFormat.getDateTimeInstance();
    dt.format(date);
    
    File file = new File ("out.txt");//創建文本
    FileWriter fw=null;
        try {
            fw = new FileWriter(file);
        
        } catch (IOException e) {
            // TODO 自動生成的 catch 塊
            e.printStackTrace();
        }   
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
    int first=0,symbol=0,second=0,mark=0,w=0;
    int [] an=new int[count];//創建數組，用於存儲數據，存儲答案。
    int [] bn=new int[count];//存儲第一個數字，式子的第一個數；
    int [] cn=new int[count];//存儲第二個數字，用於判斷符號；
    int [] dn=new int[count];//存儲第三個數字，式子的第二個數
    int [] en=new int[count];//存儲余數；
    Random r =new Random(); 
    while(w <count) {
        
        
        if(mark==0) //判斷題號是否需要更新，若需要則輸入題號。
        {
            try {
                bw.write(String.valueOf("("+ (w+1) +") "));
            } catch (IOException e) {
                // TODO 自動生成的 catch 塊
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
    
    for(int i=0;i<4;i++)//循環四次，隨機生成三個數。並在第四次進行符號判斷，最後在文本輸入式子。
    {
        if(i==0)
        {
            int number = (int)Math.floor((r.nextDouble()*100.0));//生成式子的第一個數
            first=number;
            bn[w]=first; //將式子的數字存入數組中，方便之後的提取
        }
        
        
        else if(i==1)
        {
            if(grade==1) 
            {
                int number = (int)Math.floor((r.nextDouble()*2.0));//生成第二個數字，用於判斷符號
                symbol=number;
            }
            
            else if(grade==2)
            {
                int number = (int)Math.floor((r.nextDouble()*4.0));//生成第二個數字，用於判斷符號
                symbol=number;
            }
            cn[w]=symbol;//將式子的數字存入數組中，方便之後的提取
            
        }
        
        
        else if(i==2)
        {   
            if(symbol==3)
            {
                int number = 1+(int)Math.floor((r.nextDouble()*10.0));//生成第三個數字
                second=number;
            }
            else 
            {
                int number = 1+(int)Math.floor((r.nextDouble()*100.0));//生成第三個數字
                second=number;
            }
            dn[w]=second;//將式子的數字存入數組中，方便之後的提取
        }       
        
        
        else if(i==3)
        {
            en[w]=0;//輸入余數
            
            if (symbol==0)//判斷符號，0為+號，1為-號，2為×號，3為÷號
            {   
                try {
                    bw.write(String.valueOf(" "+ first+ " + " +second+" = "));//輸入式子
                    an[w]=first+second;//將答案存儲在數組an中
                } catch (IOException e) {
                    // TODO 自動生成的 catch 塊
                    e.printStackTrace();
                }
            
            }


            else if((symbol==1))
            {
                if(first-second < 0)
                {mark=1;break;}
                try {
                    bw.write(String.valueOf(" "+ first+ " - " +second+" = "));//輸入式子
                    an[w]=first-second;//將答案存儲在數組an中
                } catch (IOException e) {
                    // TODO 自動生成的 catch 塊
                    e.printStackTrace();
                }

            }



            else if((symbol==2)) 
            {
                try {
                    bw.write(String.valueOf(" "+ first+ " × " +second+" = "));//輸入式子
                    an[w]=first*second;//將答案存儲在數組an中
                } catch (IOException e) {
                    // TODO 自動生成的 catch 塊
                    e.printStackTrace();
                }
            }



            else if((symbol==3)) 
            {
                
                
                try {
                    en[w]=first % second;//將余數存入數組en中
                    bw.write(String.valueOf(" "+ first+ " ÷ " +second+" = "));//輸入式子
                    an[w]=(int)(first/second);//將答案存儲在數組an中
                } catch (IOException e) {
                    // TODO 自動生成的 catch 塊
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        mark=0;//證明式子成功寫入，題號需要更新。
        w++;
        
        }   
        
            
    }//內循環結束

            
    if(mark==0)//判斷式子是否成功寫入，如果成果則執行換行。
        try {
            bw.newLine();
        } catch (IOException e) {
            // TODO 自動生成的 catch 塊
            e.printStackTrace();
        }
}//while循環結束。

3. 代碼規範

請給出本次實驗使用的代碼規範：

• 第一條：代碼中的變量名不能以下劃線開始也不能以下劃線結束。
• 第二條：代碼中的命名嚴禁使用拼音與英文混合，更不許使用中文命名。
• 第三條：常量命名全部大寫，單詞鍵用下劃線隔開，力求語義表達完整，不要嫌名字長。
• 第四條：類型與中括號緊挨相連來定義數組。
• 第五條：杜絕完全不規範的縮寫，避免忘文不知義。
• 第六條：第四條：不要使用一個常量類維護所有常量，按常量功能進行歸類，分開維護。並人工檢查代碼是否符合規範

五、測試

請思考並記錄你認為必要的測試點，並記錄測試用例與測試結果

六、總結

請總結過程中的教訓和經驗，思考

• 在寫代碼的過程中，每功課一次目標，其實內心是很歡喜的，因為這代表著我在攻克這目標之前所用的時間都得到了相應的回報，我的水平並不高，因此可能功課每一步的時間花費的比其他人都要長，不過我也確實在這次的過程中學到了一些東西，嚴格來說其實不算是學到，而是把上學期所學過的，所用過的進行了一次鞏固。當然水平不足的我少不了翻看曾經的PPT、作業以及上網查詢某一些函數的用法。
• 由於水平不足，其實我的代碼有著冗余，還是在同學的指導下，發現了其中一些代碼冗余的地方。而且剛開始決定敲代碼時，並沒有程序進行相應規劃以及設計，屬於想到什麽就寫什麽，因此遇到了問題時，總是手忙腳亂的找錯誤。倒是養出了給代碼註釋的習慣，方便之後出錯可以迅速查找。
• 相比於其他人，我確實是自愧不如，敲代碼的時間四五天有余，雖然最後敲出來了成果，但是卻依然比不得其他同學，還有許多需要改進的地方。使用正則表達式限制了輸入參數的類型以及範圍，最開始使用的matcher.find（）的boolean判斷，卻總能被判斷正確，即使輸入參數不對。之後再同學的建議下修改成matcher.matche（）的boolean判斷，總算成功限定了參數類型和範圍。
• 這一次的作業，讓我受益良多，即使代碼看多了腦殼會疼，不過在完成目標後，那種可以令人上癮的感覺，實在是欲罷不能，這或許是我堅持那麽久去推敲代碼的動力吧。

MathExam小學一二年級計算題生成器V1.0