这就是小学生也会用的四则计算练习APP吗？- by软工结对编程项目作业

结对编程项目

软件工程	这就是链接
作业要求	这就是链接
作业目标	熟悉在未结对情况下如何结对开发项目

Github与合作者

合作者（学号）：

区德明：318005422
虚左以待

Github链接：
https://github.com/DMingOu/CalculateExercise

由于本来的合作者临时有事不能和我一起结对编程，所以我也只好咬咬牙单刀赴会了。

因为本次的题目要求有图形化界面，而我也学过移动开发的，所以一不做二不休，直接提刀杀进AndroidStudio，开始秃头设计一款小学生也能用的四则计算题练习工具App，一来可以简化方便操作和展示，二来也算是在众多.exe中里面可以独树一帜。

一、PSP

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	25	38
· Estimate	· 估计这个任务需要多少时间	25	38
Development	开发	945	830
· Analysis	· 需求分析 (包括学习新技术)	75	130
· Design Spec	· 生成设计文档	100	80
· Design Review	· 设计复审	60	35
· Coding Standard	· 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	60
· Design	· 具体设计	120	110
· Coding	· 具体编码	260	260
· Code Review	· 代码复审	60	45
· Test	· 测试 (自我测试，修改代码，提交修改)	95	110
Reporting	报告	120	105
· Test Repor	· 测试报告	60	50
· Size Measurement	· 计算工作量	30	30
· Postmortem & Process Improvement Plan	· 事后总结, 并提出过程改进计划	30	25
	· 合计	1090	973

二、四则运算练习工具APP需求分析

需求描述	是否实现
控制生成题目的个数	是
控制题目中数值范围	是
计算过程不能产生负数，除法的结果必须是真分数，题目不能重复，运算符不能超过3个	是
显示题目	是
显示答案	是
能支持一万道题目的生成	是
判定答案中的对错并进行数量统计	是
显示得分结果	是
具有图形化的操作界面	是

三、APP开发计划

功能	描述	开发者	进度
生成题目	随机生成操作数和运算符，组成有效的四则运算表达式	区德明	完成
计算结果	根据生成的表达式，计算生成正确的结果	区德明	完成
练习报告	输出成绩结果	区德明	完成
UI界面设计	设计软件的界面设计XML	区德明	完成
UI界面实现	使用Kotlin语言实现 Andoid APP	区德明	完成
功能测试与故障修复	测试程序的功能，修复出现的故障	区德明	完成
性能分析与优化	分析程序执行的性能，优化性能表现	区德明	完成

结构图

四、方案

4.1 生成题目的算法设计思路

线程池多线程并发，创建指定数量的题目，并利用Set集合进行去重操作。

核心代码如下：

执行生成题目的线程任务类

    /**
     * 执行生成指定数量题目任务
     * 线程类
     */
    private class GenerateWorker(
        private val exerciseNum: Int, //生成数量
        private val numRange: Int, //范围上限
        private val workerIndex: Int,  //工作线程的编号
        private val countDownLatch: CountDownLatch,
        private val tempList : MutableList<Exercise>
    ) : Runnable {
        override fun run() {
            try {
                val start = System.currentTimeMillis()
                val exerciseList = generateExercises(
                    exerciseNum, numRange
                )
                //将 去重但是未编号的 列表 加入缓冲列表中
                tempList.addAll(exerciseList)
                countDownLatch.countDown()
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
            }
        }
    }

执行完善收尾操作的线程任务：

    /**
     * 用于补充题目序号， 完善，的任务
     */
    private class SupplyWorker(
        private val exerciseNum: Int,
        private val countDownLatch: CountDownLatch,
        private val tempList : MutableList<Exercise> ,
        private var startIndex : Int ,
        private val mHandler: QuestionListHandler   //回调UI线程
    ) : Runnable {
        override fun run() {
            getExerciseOnCount(exerciseNum)
            countDownLatch.countDown()
            //根据已有的列表数据，进行编号
            for(exercise in tempList) {
                startIndex++
                exercise.number = startIndex
            }
            updateGlobalExerciseList(tempList)
            //通知 View层更新内容
            val message = Message()
            message.what = 666
            mHandler.dispatchMessage(message)
        }
    }

提供给外界调用的入口：

fun produce(exerciseNumber: Int, numberRange: Int,startIndex : Int, handler: QuestionListHandler) {
            if (exerciseNumber == 0 || numberRange == 0) {
                return
            }
            //最小范围是2
            if (numberRange < 2) {
                throw RuntimeException("范围上限不可以少于2")
            }
            //手工计时器启动
            start = System.currentTimeMillis()

            //设置本次加载的起始序号
            this.startIndex  = startIndex

            //每个线程的工作量
            val workload = 25
            //记录线程编号
            var index = 1
            //剩余工作量
            var remainWorkload = exerciseNumber
            //启动创建题目的线程组
            val threadCount = if (exerciseNumber % workload == 0)
                exerciseNumber / workload
            else
                exerciseNumber / workload + 1
            //生成线程+一个输出线程
            countDownLatch = CountDownLatch(threadCount + 1)

            //任务正式启动前。清空缓存列表,避免脏数据
            tempExerciseList.clear()

            while (true) {
                //执行生成题目的任务线程，编号对应
                remainWorkload -= if (remainWorkload > workload) {
                    execute(
                        GenerateWorker(
                            workload,
                            numberRange,
                            index++,
                            countDownLatch,
                            tempExerciseList
                        )
                    )
                    workload
                } else {
                    execute(
                        GenerateWorker(
                            remainWorkload,
                            numberRange,
                            index,
                            countDownLatch,
                            tempExerciseList
                        )
                    )
                    break
                }
            }
            //启动完善每一道题的任务
            execute(SupplyWorker(exerciseNumber, countDownLatch  ,tempExerciseList ,startIndex  , handler))
            //数据创建完毕，重置状态
            countDownLatch.await()
            clear()
    }

生成题目的操作，实际执行：

    @JvmStatic
    fun generateExercises(exercisesNum: Int, numRange: Int  , startIndex : Int = -1): List<Exercise> {
        //控制编号
        var index = startIndex
        //如果没有传入编号则视为生成时不做编号处理
        val isSetIndex = index!=-1
        //控制生成循环的结束
        var count = 0
        val exerciseList: MutableList<Exercise> = ArrayList()
        while (count < exercisesNum) {
            val exercise = generateQuestion(numRange)
            generateAnswer(exercise)
            //有效题目加入List
            if (validate(exercise)) {
                count++
                if(isSetIndex) {
                    index++
                    //设置序号
                    exercise.number = index
                }
                //生成可以输出的题目样式
                EXERCISE_QUEUE.add(exercise)
                exerciseList.add(exercise)
                //放入去重Set，用作判断
                exercisesSet.add(exercise.simplestFormatQuestion)
            }
        }
        return exerciseList
    }