【个人项目总结】四则运算生成器
2024-06-07 14:45:27
项目需求：
像阿超那样，花二十分钟写一个能自动生成小学四则运算题目的命令行 “软件”， 分别满足下面的各种需求。下面这些需求都可以用命令行参数的形式来指定：
a) 除了整数以外，还要支持真分数的四则运算。 （例如： 1/6 + 1/8 = 7/24）
b) 让程序能接受用户输入答案，并判定对错。 最后给出总共 对/错 的数量。
c) 逐步扩展功能和可以支持的表达式类型，最后希望能支持下面类型的题目 （最多 10 个运算符，括号的数量不限制）：
25 - 3 * 4 - 2 / 2 + 89 = ？
1/2 + 1/3 - 1/4 = ？
（5 - 4 ） * （3 +28） =？
d) 一次可以批量出 100 道以上的题目，保存在文本文件中， 并且保证题目不能重复，（1+2） 和 （2+1） 是重复的题目。
我的实现：
我了解到我的同学们大多都是用前、中、后缀表达式的互相转换来实现算式计算的，这个算法在上学期的课中编写过了，所以我想用个不一样的方法实现。
我使用了C#的反射，动态生成、编译代码。这样，只要在程序中生成了中缀表达式，将其转换为String型然后插入动态代码中编译，即可直接算出结果。
代码动态创建及编译的核心代码：
1 // 1.CSharpCodePrivoder
2 CSharpCodeProvider objCSharpCodePrivoder = new CSharpCodeProvider();
3
4 // 2.ICodeComplier
5 ICodeCompiler objICodeCompiler = objCSharpCodePrivoder.CreateCompiler();
6
7 // 3.CompilerParameters
8 CompilerParameters objCompilerParameters = new CompilerParameters();
9 objCompilerParameters.ReferencedAssemblies.Add("System.dll");
10 objCompilerParameters.GenerateExecutable = false;
11 objCompilerParameters.GenerateInMemory = true;
12
13 // 4.CompilerResults
14 GenerateLines();
15 Console.WriteLine("==========No." + (i+1).ToString() + "==========");
16 Console.WriteLine(lines);
17
18 CompilerResults cr = objICodeCompiler.CompileAssemblyFromSource(objCompilerParameters, GenerateCode());
19
20 if (cr.Errors.HasErrors)
21 {
22 Console.WriteLine("编译错误：");
23 foreach (CompilerError err in cr.Errors)
24 {
25 Console.WriteLine(err.ErrorText);
26 }
27 }
28 else
29 {
30 //通过反射，调用HelloWorld的实例
31 Assembly objAssembly = cr.CompiledAssembly;
32 object objHelloWorld = objAssembly.CreateInstance("DynamicCodeGenerate.HelloWorld");
33 MethodInfo objMI = objHelloWorld.GetType().GetMethod("OutPut");
34 string re = objMI.Invoke(objHelloWorld, null).ToString();
35 }其中，GenerateCode()是我用来生成代码的函数，返回了一个需要被动态编译的代码，其中定义了namespace DynamicCodeGenerate，public class HelloWorld以及其下方法public string OutPut()。
代码生成函数GenerateCode()的主要功能即是生成算式。因为题目要求程序可以计算分数，所以GenerateCode()还需要能进行通分、约分的操作。
GenerateCode()函数的主要流程：生成随机数，产生一个中缀表达式；对表达式全通分（即每一项都乘上所有被除项之积），然后将得数与刚才乘上的数约分，即得到分数形式的答案。
之后接受用户输入，和标准答案比对后输出结果即可。
完整代码：
1 using System;
2 using System.Reflection;
3 using System.Globalization;
4 using Microsoft.CSharp;
5 using System.CodeDom;
6 using System.CodeDom.Compiler;
7 using System.Text;
8 using System.Collections.Generic;
9 using System.IO;
10
11 namespace A_Boring_Project_CSharp
12 {
13 class Program
14 {
15 static int max = 50;
16 static int rows = 10;
17 static List<int> nums;
18 static List<int> add_n_minus;
19 static List<int> div;
20 static List<int> div_nums;
21 static int tf;
22 static int amount;
23 static string lines;
24 static string lines_tf;
25 static string lines_final;
26 static int count;
27
28 static void Main(string[] args)
29 {
30
31 lines = "";
32 count = 0;
33
34 for (int i = 0; i < rows; i++)
35 {
36 // 1.CSharpCodePrivoder
37 CSharpCodeProvider objCSharpCodePrivoder = new CSharpCodeProvider();
38
39 // 2.ICodeComplier
40 ICodeCompiler objICodeCompiler = objCSharpCodePrivoder.CreateCompiler();
41
42 // 3.CompilerParameters
43 CompilerParameters objCompilerParameters = new CompilerParameters();
44 objCompilerParameters.ReferencedAssemblies.Add("System.dll");
45 objCompilerParameters.GenerateExecutable = false;
46 objCompilerParameters.GenerateInMemory = true;
47
48 // 4.CompilerResults
49 GenerateLines();
50 Console.WriteLine("==========No." + (i+1).ToString() + "==========");
51 Console.WriteLine(lines);
52
53 CompilerResults cr = objICodeCompiler.CompileAssemblyFromSource(objCompilerParameters, GenerateCode());
54
55 if (cr.Errors.HasErrors)
56 {
57 Console.WriteLine("编译错误：");
58 foreach (CompilerError err in cr.Errors)
59 {
60 Console.WriteLine(err.ErrorText);
61 }
62 }
63 else
64 {
65 //通过反射，调用HelloWorld的实例
66 Assembly objAssembly = cr.CompiledAssembly;
67 object objHelloWorld = objAssembly.CreateInstance("DynamicCodeGenerate.HelloWorld");
68 MethodInfo objMI = objHelloWorld.GetType().GetMethod("OutPut");
69 string re = objMI.Invoke(objHelloWorld, null).ToString();
70
71 string answer = Console.ReadLine();
72
73 if (re == answer)
74 {
75 count++;
76 Console.WriteLine("Correct");
77 }
78 else
79 {
80 Console.WriteLine("Wrong, the answer should be " + re.ToString());
81 }
82 }
83 }
84 Console.WriteLine("Your score is: " + count.ToString() + " out of " + rows.ToString());
85 Console.ReadLine();
86 }
87
88 static string GenerateCode()
89 {
90
91 StringBuilder sb = new StringBuilder();
92 sb.Append("using System;using System.IO;using System.Collections.Generic;using System.Text;");
93 sb.Append(Environment.NewLine);
94 sb.Append("namespace DynamicCodeGenerate");
95 sb.Append(Environment.NewLine);
96 sb.Append("{");
97 sb.Append(Environment.NewLine);
98 sb.Append("\tpublic class HelloWorld");
99 sb.Append(Environment.NewLine);
100 sb.Append("\t{");
101 sb.Append(Environment.NewLine);
102 sb.Append("\tpublic string OutPut()");
103 sb.Append(Environment.NewLine);
104 sb.Append("\t\t{");
105 sb.Append(Environment.NewLine);
106 sb.Append("long tf = "+ tf + ";");
107 sb.Append(Environment.NewLine);
108 sb.Append("long re = " + lines_final + ";");
109 sb.Append(Environment.NewLine);
110 sb.Append("for (int i = 2; i < re || i < tf; i++){while (re % i == 0 && tf % i == 0){re = re / i;tf = tf / i;}}");
111 sb.Append(Environment.NewLine);
112 sb.Append("Console.Write(\"Result = \");");
113 sb.Append("\t\tif (tf != 1){return re.ToString() + \"/\" + tf.ToString();} else{return re.ToString();}");
114 sb.Append(Environment.NewLine);
115 sb.Append(Environment.NewLine);
116 sb.Append("\t\t}");
117 sb.Append(Environment.NewLine);
118 sb.Append("\t}");
119 sb.Append(Environment.NewLine);
120 sb.Append("}");
121
122 string code = sb.ToString();
123
124 return code;
125 }
126
127 static void GenerateLines()
128 {
129 tf = 1;
130 nums = new List<int>();
131 add_n_minus = new List<int>();
132 div = new List<int>();
133 div_nums = new List<int>();
134 System.Random rnd = new System.Random(GetRandomSeed());
135 amount = rnd.Next(1, 11);
136 lines = "";
137 lines_tf = "";
138 lines_final = "";
139
140 int x = 0;
141 int d = 0;
142 List<int> anm;
143 List<int> op;
144 anm = new List<int>();
145 op = new List<int>();
146 for (int i = 0; i < amount; i++)
147 {
148 //A new number
149 rnd = new System.Random(GetRandomSeed());
150 nums.Add(rnd.Next(1, max));
151 lines += nums[i];
152 //A new operator
153 System.Random rnd0 = new System.Random(GetRandomSeed());
154 int key = rnd0.Next(0,4);
155 op.Add(lines.Length + 1);
156 switch (key)
157 {
158 case 0:
159 anm.Add(i);
160 x = 0;
161 lines += "+";
162 add_n_minus.Add(lines.Length);
163 break;
164 case 1:
165 anm.Add(i);
166 x = 0;
167 lines += "-";
168 add_n_minus.Add(lines.Length);
169 break;
170 case 2:
171 x++;
172 if (x <= 3)
173 {
174 lines += "*";
175 break;
176 }
177 else
178 {
179 goto case 1;
180 }
181 case 3:
182 x = 0;
183 d++;
184 if (d <= 3)
185 {
186 lines += "/";
187 div.Add(i);
188 break;
189 }
190 else
191 {
192 goto case 1;
193 }
194 default:
195 x = 0;
196 break;
197 }
198 }
199 op.Add(lines.Length);
200
201 rnd = new System.Random(GetRandomSeed());
202 nums.Add(rnd.Next(1, max));
203 lines += nums[amount];
204
205 for (int i = 0; i < div.Count; i++)
206 {
207 div_nums.Add(nums[div[i] + 1]);
208 lines_tf += div_nums[i];
209 lines_tf += "*";
210 tf *= div_nums[i];
211 }
212
213 lines_final += lines_tf;
214 lines_final += lines;
215
216 if (div.Count > 0)
217 {
218 for (int i = 1; i <= add_n_minus.Count; i++)
219 {
220 lines_final = lines_final.Insert(i * lines_tf.Length + add_n_minus[i - 1], lines_tf);
221 }
222 }
223
224 }
225
226 static int GetRandomSeed()
227 {
228 byte[] bytes = new byte[4];
229 System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider rng = new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider();
230 rng.GetBytes(bytes);
231 return BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
232 }
233
234 }
235 }小结：
在写GenerateCode()函数时，没有预先设计好控制、变量等等的具体实现，所以最终导致代码有点混乱，下次应该多加注意。
转载于:https://www.cnblogs.com/yuki8819/p/5305107.html
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