、题目描述：

1. 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如

Myapp.exe -n 10 -o Exercise.txt

将生成10个题目。

2. 使用 -r 参数控制题目中数值(自然数、真分数和真分数分母)的范围，例如

Myapp.exe -r 10

将生成10以内(不包括10)的四则运算题目。该参数可以设置为1或其他自然数。该参数必须给定，否则程序报错并给出帮助信息。

3. 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。

4. 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。

5. 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。例如，23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目，6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。3+(2+1)和1+2+3这两个题目是重复的，由于+是左结合的，1+2+3等价于(1+2)+3，也就是3+(1+2)，也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重复的两道题，因为1+2+3等价于(1+2)+3，而3+2+1等价于(3+2)+1，它们之间不能通过有限次交换变成同一个题目。

生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件，格式如下：

1. 四则运算题目1

2. 四则运算题目2

……

其中真分数在输入输出时采用如下格式，真分数五分之三表示为3/5，真分数二又八分之三表示为2’3/8。

6. 在生成题目的同时，计算出所有题目的答案，并存入执行程序的当前目录下的Answers.txt文件，格式如下：

1. 答案1

2. 答案2

特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。

7. 程序应能支持一万道题目的生成。

8. 程序支持对给定的题目文件和答案文件，判定答案中的对错并进行数量统计，并会输出所有题目中重复的题目，输入参数如下：

Myapp.exe -e .txt -a .txt -o Grade.txt

统计结果输出到文件Grade.txt，格式如下：

Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)

Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)

Repeat:2

RepeatDetail:

(1)   2,45+32  Repeat 3,32+45

(2)   5,3+(2+1)  Repeat 7,1+2+3

解释：

Correct: 5 ----5道题目正确，正确的题号 1,3,5,7,9

Wrong:5 -----5道题目错误，错误的题号 2,4,6,8,10

Repeat:2   2---组题目重复

(1) 第一组 题号2，题目 45+32  与题号3的题目重复，题号3为 32+45

(2)第二组  题号5，题目 3+(2+1) 与题号7的题目重复，题号7为 1+2+3

二、需求分析

一个基于java控制台的四则运算，要求能够实现生成并计算含有真,假分数,整数的不超过三个运算符带有括号的四则运算表达式，并且能根据用户所提交的答案生成答题报告，答题报告中主要包括，本次答题的正确，错误，和重复表达式出现的情况。生成的表达式和答案要存入文件中。

从整个需求来看，大致可以分为三个模块，生成表达式，表达式计算(包括将表达式和答案写入文件)，答题报告的生成(包括表达式的查重和根据输入完成的校验)。

生成表达式模块：通过随机数可以生成运算数，但需要通过字符串和数字的结合生成运算符号；

表达式计算：可采用将随机生成的表达式转换为后缀，在对后缀表达式进行计算完成。

答题报告的生成：关键在于查重的实现，通过二叉树可以实现

三、功能设计

通过控制台进行选择要执行的操作，生成四则运算表达式，并进行查重，然后进行批改，最后生成批改报告

四、设计实现

1.测试类(test.java)

2.分数类(fen.java)//对分数的定义，用于实现分数的运算。

主函数：

public static voidmain(String[] args) {

String corr= "";

String wro= "";//String s = "";

String[] repeat = null;int re = 0;

Scanner scanner= newScanner(System.in);while (true) {

System.out.println("********四则运算程序********");

System.out.println("请选择操作");

System.out.println("1.生成题目");

System.out.println("2.进行批改(需要进入txt中答题)");

System.out.println("3.退出");int choice =scanner.nextInt();if (choice == 1) {//生成题目

System.out.print("请输入生成题目的个数为：");

String s1=getScannerStr();while (!isInt(s1)) {//判断是否为整型

System.out.println("输入错误，不是整数类型，请重新输入！");

s1=getScannerStr();

}

String[] strr= new String[Integer.parseInt(s1) + 1];

String[] strr2= new String[Integer.parseInt(s1) + 1];

repeat= new String[Integer.parseInt(s1) + 1];

re= 0;

System.out.print("请输入生成题目中数值的范围：");

String s2=getScannerStr();while (!isInt(s2)) {//判断是否为整型

System.out.println("输入错误，不是整数类型，请重新输入！");

s2=getScannerStr();

}char[] ch = { '+', '-', '*', '÷'};//清除之前的文件内容

try{

FileWriter fw= newFileWriter("G:/test/Exercises.txt");

fw.write("");

fw.close();

}catch (IOException e) {//异常处理

System.out.println("文件写入失败！" +e);

}try{

FileWriter fw= newFileWriter("G:/test/Answers.txt");

fw.write("");

fw.close();

}catch (IOException e) {//异常处理

System.out.println("文件写入失败！" +e);

}//生成表达式

for (int i = 1; i <= Integer.parseInt(s1); i++) {

str= "";int x = (int) (Math.random() * 2);//随机数

int y = (int) (Math.random() * 3);//随机数

int t1 = 0;int t2 = 0;

String num= "";

String opera= "";

String ex= "";for (int j = 0; j <= x; j++) {int a = (int) (Math.random() * 2);//表达式符号

if (a == 0) {

num= (1 + (int) (Math.random() * (Integer.parseInt(s2) - 1))) + "";

}else if (a == 1) {int b = (int) (Math.random() *(Integer.parseInt(s2)));int q = 2 + (int) (Math.random() * (Integer.parseInt(s2) - 1));if (b == 0) {

num= (1 + (int) (Math.random() * (q - 1)))+ "/" +q;

}else{

num= b + "'"

+ (1 + (int) (Math.random() * (q - 1)))+ "/" +q;

}

}

opera= ch[(int) (Math.random() * 4)] + "";if (t1 != 0) {if ((int) (Math.random() * 2) == 1) {

ex= ex + num + ")" +opera;

t1--;

}

}if (y == 0) {

ex= ex + num +opera;

}else if (y == 1) {

ex= ex + "(" + num +opera;

t1++;

}else if (y == 2) {

ex= "(" + ex + num +opera;

t1++;

}

}

ex= ex + (1 + (int) (Math.random() * (Integer.parseInt(s2) - 1)));while (true) {if (t1 == 0)break;

ex= ex + ")";

t1--;

}for (int u = 0; u <= x; u++) {if (ex.substring(0, 1).equals("(")) {

t2++;for (int k = 1; k < ex.length(); k++) {if (ex.substring(k, k + 1).equals("("))

t2++;if (ex.substring(k, k + 1).equals(")")) {

t2--;if (k != ex.length() - 1) {if (t2 == 0)break;

}else{

ex= ex.substring(1, ex.length());

ex= ex.substring(0, ex.length() - 1);

}

}

}

}

}

String ex1=generate(ex);

suffixExpression2Tree(ex1);

strr[i]=str;

strr2[i]=ex;int xy = 1;for (int h = 1; h < i; h++) {if(strr[h].equals(str)) {

xy= 0;

repeat[re]= h + "," + strr2[h] + " Repeat " +i+ "," +ex;

re++;break;

}

}if (xy == 0) {

i--;continue;

}else{//System.out.print(i + ". ");//System.out.print(ex + "=");//String an = new String();//an=scanner.next();

String result =PRNCal(ex1);//System.out.print("......." + ex1 + "=");

String[] ary = result.split("/");int a = Integer.parseInt(ary[0].trim());int b = Integer.parseInt(ary[1].trim());if ((Math.abs(a) < Math.abs(b)) && (a != 0) && (b != 0)) {

result= a + "/" +b;

}else if (a ==b) {

result= 1 + "";

}else if (a == -b) {

result= -1 + "";

}else{intyu;intda;if (a == 0 || b == 0) {

yu= 0;

da= 0;

}else{

yu= a %b;

da= a /b;

}if (yu == 0)

result= da + "";elseresult= da + "'" + Math.abs(yu) + "/"

+Math.abs(b);

}//存入文件

try{

FileWriter fw= newFileWriter("G:/test/Exercises.txt", true);

fw.write(i+ ".");

fw.write(ex);

fw.write("=" + " " + "\r\n");

fw.close();

}catch(IOException e) {

System.out.println("文件写入失败！" +e);

}try{

FileWriter fw= newFileWriter("G:/test/Answers.txt", true);

fw.write(i+ ":");

fw.write(result);

fw.write("\r\n");

fw.close();

}catch(IOException e) {

System.out.println("文件写入失败！" +e);

}

}

}

}else if (choice == 2) {try{

System.out.print("批改结果如下：");

InputStreamReader reader= newInputStreamReader(newFileInputStream("G:/test/Answers.txt"), "gbk");

BufferedReader br= newBufferedReader(reader);

String s= null;

InputStreamReader reader1= newInputStreamReader(newFileInputStream("G:/test/Exercises.txt"),"gbk");

BufferedReader br1= newBufferedReader(reader1);

String s1= null;int i = 0;

corr= "";//正确题号

wro = "";//错误题号

int wrong = 0;//定义错误个数

int correct = 0;//定义正确个数

while (((s = br.readLine()) != null)&& (s1 = br1.readLine()) != null) {

i++;

String[] st= s.split(":");

String[] st1= s1.split("=");//System.out.println(st[1] + "......" + st1[1]);

if (st[1].trim().equals(st1[1].trim())) {

correct++;

corr= corr + i + ",";

}else{

wrong++;

wro= wro + i + ",";

}

}

System.out.print("Correct:" + correct);//输出正确格式

if (corr.length() <= 1)

System.out.println("(" + ")");elseSystem.out.println("("

+ corr.substring(0, corr.length() - 1) + ")");

System.out.print("Wrong:" + wrong);//输出错误格式

if (wro.length() <= 1)

System.out.println("(" + ")");elseSystem.out.println("("

+ wro.substring(0, wro.length() - 1) + ")");

System.out.println("Repeat:" +(re));

System.out.println("RepeatDetail:");for (int u = 0; u < re; u++) {

System.out.print("(" + (u + 1) + ")");

System.out.print(" ");

System.out.println(repeat[u]);

}

}catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}else if (choice == 3) {

System.out.println("退出成功！");break;

}else{

System.out.println("输入的命令错误，请重新输入！");

}

}

}

五、测试运行

1.运行程序

生成题目并输入相应的参数

3.题目文档

4.正确答案文档

5.答题文档

6.进行批改，批改结果

六、源代码

七、小结

此程序并未做好封装，所以函数以及排版显得杂乱无章，下次应当注意改进。