（结对伙伴：毛雯雯 20143066 编程和撰写博客的过程在一个笔记本上 所以该博客是以及程序是两个人合作的结果 ）
一：作业要求：
1、 生成的题目中计算过程不能产生负数，也就是说算术表达式中如果存在形如e1 − e2的子表达式，那么e1 ≥ e2。
2、生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式，那么其结果应是真分数。
3、每道题目中出现的运算符个数不超过3个，括号不限。
4、程序一次运行生成的题目不能重复，即任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目。
5、把程序变成一个网页程序， 用户通过设定参数，就可以得到各种题目，并可实现在线答题并评判。
二、设计思想：
首先，解决括号的问题（创建一个有括号的式子）；其次，将这个式子放入栈（上次在网上查找到的栈的代码）中实现计算结果的目的，以实现评分的目的；然后，对减号，除号，运算符个数，设定参数重复性，网页版的问题进行解决。
具体解决：
创建式子：将数字和运算符放入两个数组中，随机生成符号的个数，随机生成数的个数，使用DFS实现括号的插入，插入的位置随机。
计算：将生成的式子放入栈中计算。
减号：（实现有错，暂未实现）使用遍历，遍历到减号，减号左右的保证左大于右（问题详细：连续减号和后面为乘除的情况）
除号：（实现有错，暂未实现）使用遍历，遍历到除号，除号左右保证真分数（问题详细：连续除法不能保证）
运算符个数：创建式子的时候，控制运算符的个数即可。
设定参数：主要设置了范围，在随机生成运算数的时候设定范围（传参）
网页版：（尝试，未实现，仅做出界面）使用JSP，不太会JAVA到JSP语句的转换。
三 源代码：
import java.util.Arrays; import java.util.Scanner; import java.util.Stack; //栈 class CreateExp { private int a[]; private char s[]; private char sym[]; private char brackets[]; private int num[]; public CreateExp() { a = new int[100]; s = new char[4]; s[0] = '+'; s[1] = '-'; s[2] = '*'; s[3] = '/'; sym = new char[100]; brackets = new char[100]; num = new int[100]; } public void dfs(int s, int e)// 使用dfs递归添加括号 { if ((int) (Math.random() * 4) == 0) // 四分之一的概率，不进行任何操作 { return; } if (e - s <= 1)// 只有一个元素或没有元素，不进行任何操作 { return; } int s1 = (int) (Math.random() * (e - s - 1)) + s;// 随机生成插入括号的位置 int e1 = (int) (Math.random() * (e - s1)) + s1; while (s1 < s || e1 > e || s1 >= e1 || (s1 == s && e1 == e))// 避免无用括号 { s1 = (int) (Math.random() * (e - s - 1)) + s; e1 = (int) (Math.random() * (e - s1)) + s1; } if (brackets[s1] == ')' || brackets[e1] == '(') { return; } brackets[s1] = '('; brackets[e1] = ')'; num[s1]++; num[e1]++; dfs(s, s1 - 1);// 插入括号的左边几个元素 dfs(e1 + 1, e);// 括号之间的几个元素 dfs(s1, e1);// 括号右边的几个元素 } String Create(int max,int min) { int n; String ans; ans = ""; n = (int) (Math.random() * (3)) + 2; ; Arrays.fill(brackets, '.'); Arrays.fill(num, 0); for (int i = 1; i <= n; i++) { a[i] = (int) ((max-min+1)*Math.random() ) + min; sym[i] = s[(int) (Math.random() * (4))]; } /*for(int i = 1; i <= n; i++) { int middle; if(sym[i]=='-'&&a[i]<a[i+1]) { middle=a[i]; a[i]=a[i+1]; a[i+1]=middle; } }*/ dfs(1, n); while ((brackets[1] == '(') && (num[1]-- != 0)) { ans += '('; } ans += a[1] + ""; for (int i = 2; i <= n; i++) { ans += sym[i]; while (brackets[i] == '(' && num[i]-- != 0) { ans += '('; } ans += a[i] + ""; while (brackets[i] == ')' && num[i]-- != 0) { ans += ')'; } } return ans; } } public class CalculatorUtil //计算 { private Stack<Character> priStack = new Stack<Character>();// 操作符栈 private Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();// 操作数栈 public double caculate(String str) { //计算 String temp;//临时存放读取的字符 StringBuffer tempNum = new StringBuffer(); // 用来临时存放数字字符串(当为多位数时) StringBuffer string = new StringBuffer().append(str); //用来保存，提高效率 while (string.length() != 0) //当没有余留才计算完成 { temp = string.substring(0, 1); string.delete(0, 1); // 判断temp，当temp为操作符时 if (!isNum(temp)) { // 此时的tempNum内即为需要操作的数，取出数，压栈，并且清空tempNum if (!"".equals(tempNum.toString())) { // 当表达式的第一个符号为括号 int num=Integer.parseInt(tempNum.toString()); numStack.push(num); tempNum.delete(0, tempNum.length()); } // 用当前取得的运算符与栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算； // 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。 // 判断当前运算符与栈顶元素优先级，取出元素，进行计算(因为优先级可能小于栈顶元素，还小于第二个元素等等，需要用循环判断) while (!compare(temp.charAt(0)) && (!priStack.empty())) { int a = numStack.pop(); //第二个和第一个运算数 int b = numStack.pop(); char ope = priStack.pop(); int result = 0; //运算结果 switch (ope) { // 将操作结果放入操作数栈 case '+': result = b + a; numStack.push(result); break; case '-': result = b - a; numStack.push(result); break; case '*': result = b * a; numStack.push(result); break; case '/': result = b / a; numStack.push(result); break; } } // 判断当前运算符与栈顶元素优先级， 如果高，或者低于平，计算完后，将当前操作符号，放入操作符栈 if (temp.charAt(0) != '#') { priStack.push(new Character(temp.charAt(0))); // 当栈顶为'('，而当前元素为')'时，则是括号内以算完，去掉括号 if (temp.charAt(0) == ')') { priStack.pop(); priStack.pop(); } } } else // 当为非操作符时（数字） // 将读到的这一位数接到以读出的数后(当不是个位数的时候) tempNum = tempNum.append(temp); } return numStack.pop(); } //判断传入的字符是不是0-9的数字 private boolean isNum(String temp) { return temp.matches("[0-9]"); } //比较当前操作符与栈顶元素操作符优先级，如果比栈顶元素优先级高，则返回true，否则返回false // 需要进行比较的字符 //比较结果 true代表比栈顶元素优先级高，false代表比栈顶元素优先级低 private boolean compare(char str) { // 当为空时，显然 当前优先级最低，返回高 if (priStack.empty()) { return true; } // 如果栈顶为'('显然，优先级最低，')'不可能为栈顶。 char last = (char) priStack.lastElement(); if (last == '(') { return true; } switch (str) { case '#': return false; case '(': return true; case ')': return false; case '*': { if (last == '+' || last == '-') return true; else return false; } case '/': { if (last == '+' || last == '-') return true; else return false; } case '+': return false; case '-': return false; } return true; } public static void main(String args[]) { /*CalculatorUtil operate = new CalculatorUtil(); double t = operate.caculate("(3+4*(4*10-15/9)#"); System.out.println(t); */ Scanner in=new Scanner(System.in); System.out.println("请输入要输出的算式的个数："); int n=in.nextInt(); System.out.println("请输入数据范围 请先输入上界 再输入下界"); Scanner in1=new Scanner(System.in); int max1=in1.nextInt(); int min1=in1.nextInt(); int result; int count=0; for(int x=0;x<n;x++) { CreateExp exp = new CreateExp() ; CalculatorUtil cal =new CalculatorUtil() ; String expString = exp.Create(max1,min1); double ans = cal.caculate(expString+"#"); System.out.println(expString+"="); System.out.println("请输入结果："); result=in.nextInt(); if(result==ans) { System.out.println("结果正确！"); count++; } if(result!=ans) { System.out.println("结果错误 答案为： "+ans); } } System.out.println("共做对"+count+"个，"+"做错"+(n-count)+"个。"); } }
四、运行截图：
五。反思：本以为符号的个数少，可以直接用枚举的方法，但是，无法进行计算，进行评判，还是回来继续用了栈。另外，减号和除号的不太会处理，总是有错误!
我们一起研究了栈，想把大神的程序看懂移植过来，但是失败了。我们也打算用枚举，结果输出一直有错，最后不得不放弃这个偷懒的做法。