EGener2四则运算出题器

Stella981
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项目源码: https://git.coding.net/beijl695/EGener2.git

(代码纯属原创,设计细节不同,请思量)

项目发布后,由于期间各种事情,耽搁至最后一天交付。这次的项目是由我和邵汝佳同学共同完成,感谢partner!

成员:

贝金林(我)    2016012070

 邵汝佳             2016012085

psp:

PSP阶段

预计用时(分)

实际用时(分)

计划

5

5

估计这个任务需要的时间

5

5

开发

60 * 24

60 * 68

需求分析

45

11

生成设计文档

45

42

设计复审

30

1.5 * 60

代码规范

10

20

具体设计

60 * 2

60 * 4

具体编码

60 * 12

60 * 50

代码复审

60 * 3

60 * 5

测试

60 * 5

60 * 6

报告

60 * 2.5

60 * 7

测试报告

60

60 * 2

计算工作量

30

60

总结

60

60 * 4

设计:

这些都是面向对象程序设计的基本要求,汗!信息隐藏是类设计的基本要求,只暴露需要暴露的接口和域。接口设计来源于需求,我们在分析需求后进行初步设计,在初步设计时大致地细化类,每个类分别具有一定地功能,并暴露出接口(公共方法)。

这个项目比较简单,但是期间有很多麻烦的事情,比如说单元测试和效能分析。个人认为这些对这个小项目没什么影响,除非将这个小项目一直拓展。

这个项目开始之初,我们对项目进行了需求分析和初步设计。

需求分析几乎是照抄“客户需求”:

  EGener2四则运算出题器

初步设计:

  EGener2四则运算出题器

然而,做完了这些,具体设计几乎是边设计边写程序了,也就是说我们没有提前进行具体设计。

核心的代码虽然想直接使用上次项目的现成类(包括继承),但是因为需求的变化以及上次项目类的设计还不够仔细,故无可避免地要对现有类进行修改所以就干脆重写代码。对了,这次使用的项目是我做的EGener,它是java编写的命令行程序,在它的类库有我们所需的类,如LeftGenerator,EquationGenerator这两个类。

基于“工厂”设计,我们将等式左边(Left)比作原料,通过左式生成器(LeftGenerator)生成原料,将等式生成器(EquationGenerator)比作工厂,生成完整等式(产品)。

以下列出了类库中的所有类:

EGener2四则运算出题器

这里的类都是后台的核心类,Command就是项目规定的计算模块,可以通过命令行运行;Range是我们设计用来判断是否满足数字上下界的一个类;Test是我们用来做单元测试的主类,我们把单元测试做的比较灵活,我们的单元测试在某些类不能达到90% ,但是对于一些简单类,我们尽量给予保证。

单元测试截图:

EGener2四则运算出题器 EGener2四则运算出题器

可看到简单类(实现某单一功能)的覆盖率达到了百分之九十以上。

关于性能改进:

主要是对于计算模块(Command)。起初,左式生成器生成的左式真的是随机,它的目的就是随机生成运算数,运算符,随机拼接括号(用正则匹配适当位置,随机在“数符数”添加一重括号);重点是等式生成器,它具有计算,判断,生成的功能。我在等式生成器内部构建了左式生成器,等式生成器的next()方法一定会生成符合条件的等式,因为它在获取结果的过程中,会进行判断。若是出现问题,如生成的中间结果不在Range内,就会调用左式生成器的next()令左式生成器继续生成新等式,再进行运算和判断。(ps:next方法是由random的next产生灵感)

 后来在进行测试时,发现运算符多,运算带乘除,数的下界高,上界低都会使程序变慢,因为这些因素都会导致左式回炉的几率高。而我们程序的性能就是由回炉的次数决定的。这时我们意识到不能完全随机,于是我们开始修改LeftGenerator来使它能生产出更容易满足条件的原料。if(rand.nextInt(10) < 3)表示百分之三十的几率产生.....我们经常用这种形式设置随机的概率。我们还发现31以上1000内无乘除,于是就避免了更多垃圾左式的产生。

虽然开始时我们决定在产生带乘除的题目时,一定会带至少一个乘除号。但当31以上时,程序出现死循环;运算符10个,生成1000道带乘除的题,而下界接近于30时,也很难生成。所以我们去掉了一定生成乘除的功能,改为高概率生成一个乘除,低概率生成乘除。

另外,乘除的算数也是决定性能的重要部分,在31以上无乘除;在给定范围内,若有可能,我们高几率生成31以内数字作为算子,使之更容易生成合法的带乘除左式。

我们对于性能的改进比较粗糙,主要由“不可用”改为“可用”我们就很满足了,

1,在Command模块初步实现时,对于生成“1000道[30,1000],最多10个运算符,带乘除,带括号”的题库,程序运行特慢,一分钟生成一道题,乘除算子只有30和31。通过将“一定生成乘除”改为“大数低几率”的方式生成乘除,这个问题解决了。花时60minutes。

2,虽然解决了主要因数(乘除的产生),但是程序还是不够快,有时一道题要花几秒产生。于是我们再从其他因素着手,对程序进行改进,还是在改进左式(原料),使之生成合理的运算数,使之生成合理的符号等。花时60 * 3minutes。

基于时间成本,我们的性能测试比较粗糙,也许不做精细的性能测试会提高成本,但在实际开发中心理上却很想偷懒。

关于异常处理方法:

异常处理使得程序的正常运行与处理方式分开,通过抛出异常使之能在恰当的地方进行处理。考虑到时间成本,我们并没有设计专用的异常类,因为我们的程序只有两个模块(计算模块和UI)。产生异常的模块若是计算模块,我们再产生异常的地方抛出带有“提示语句”的Exception,使得计算的线程能够中断,抛到UI模块进行处理(显示Dialog打印错误信息)。而UI模块产生的异常直接处理。

Command中:

EGener2四则运算出题器

UI中:

EGener2四则运算出题器

软件运行时:

EGener2四则运算出题器 EGener2四则运算出题器 EGener2四则运算出题器

以上只列出了三种不同的异常(我们的异常由打印的消息来区分),除了这些还有“文件上传失败异常”和“题库解析失败异常”等异常。

界面模块的设计:

界面模块的设计很简陋,由于不会使用图形化操作插件本人最烦GUI的布局。

出题器布局如下:

EGener2四则运算出题器

答题器布局如下:

EGener2四则运算出题器 EGener2四则运算出题器

UI的设计主要由一个主框架,一个菜单,数个对话框和两个面板构成,出题面板的设计思路比较简单:获取参数,出题并导出至文件,回显。

//为“出题”添加监听器
    void addListenerInGener() {
        generB.addActionListener(new ActionListener() {
            public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                System.out.println("aadfdasfdasfasd");
                num = numF.getText();
                oNum = operF.getText();
                down = rangeDownF.getText();
                up = rangeUpF.getText();
                isWithBrackets = isWithBracketsC.getState();
                isWithMD = isWithMDC.getState();
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.append("-n " + num + " -m " + down + " " + up + " -o " + oNum);
                if(isWithBrackets) {
                    sb.append(" -b");
                }
                if(isWithMD) {
                    sb.append(" -c");
                }
                String[] args = sb.toString().split(" ");
                BufferedReader bf;
                try {
                    //调用 Command出题
                    Command.main(args);
                    //回显到TextArea
                    File file = new File(".." + File.separator + "result.txt");
                    bf = new BufferedReader(
                            new FileReader(file));
                    String line = "";
                    generT.setText("");
                    while((line = bf.readLine()) != null) {
                        generT.append(line);
                        generT.append("\n\r");
                    } 
                    remindL.setText("已将题目导出至" + file.getCanonicalPath());
                    remindDia.setVisible(true);
                    bf.close();
                } catch(Exception ex) {
                    String errMsg = ex.getMessage();
                    errL.setText(errMsg);
                    errDia.setVisible(true);
                    System.out.println("massage:" + errMsg);
                } 
            }
        });

答题器的思路:通过FileDialog获取txt文本,同时导入Exam的对象中,Exam的对象是专门为答题器设计的。Exam会读取文本文件(若文件内容不符合则抛出异常),并将文件的题目进行解析和优化(去空格和等号),调用内置的等式生成器产生结果,并将题目和答案存入映射集合中(同时起到去重作用)。Exam的对象暴露了许多接口,如获取答题的时间,答对的题数等等。因为Exam模块由于是提前做的,所以可能一些接口没有用上,留着以后用吧。Exam对象导入题目后,用户可点击“开始答题”进行答题。在UI中,我们设计了三个方法来控制出题:beginExam,check 和endExam,它们分别用来控制出题,验算和结束答题的行为。

void beginExam() {
        String question;
        if((question = exam.next()) == null) {
            endExam();
            return;
        }
        questionL.setText(question);
        answerT.setText(null);
        examD.setVisible(true);
    }
    void check() {
        String answer = answerT.getText();
        boolean isCorrect = false;
        isCorrect = exam.isCorrect(answer);
        if(isCorrect) {
            checkL.setText("恭喜你,答对了!");
        }
        else {
            checkL.setText("很遗憾,答错了," + exam.getQuestion() + "=" + exam.getAnswer());
        }
        examD.setVisible(false);
        checkD.setVisible(true);
    }
    void endExam() {
        exam.end();
        String result = "已回答" + exam.getNumOfDone() + "题," + "共答对" 
                        + exam.getNumOfRight() + "题,答错" + exam.getNumOfWrong() + 
                        "题," + "用时" + exam.getCostTime();
        checkD.setVisible(false);
        examD.setVisible(false);
        file = null;
        exam = null;
        uploadT.setText("");
        resultL.setText(result);
        resultD.setVisible(true);
    }

添加监听器等各种UI的实现细节不用细说,因为显而易见。

 结对过程:

在项目开始时,两人先对项目进行了需求分析和初步设计,然后我们进行了分工(我负责计算模块代码,邵汝佳负责UI的代码)。我花了一天的时间初步实现Command,然后我们又线下对代码进行单元测试,(我们的单元测试比较灵活,在一个main方法里测试许多单元,我们没有进行分别保存,这是个疏漏。)同时我又单独在产生错误的地方进行回归测试,尽力保证代码的健壮性。当我们负责的模块都初步实现了,由我对各模块进行拼接(实际上我重构了UI代码T-T,因为我读partner的源码比较困难)。感觉结对项目这种方式适合基础还行的 ,感觉我们的基础还不行,效能分析只能通过分析设计来估算,而不会用专业工具(即使有教程,笨)。至于单元测试,编程的过程中是必须用的,我理解的单元测试是保证细小模块的功能运行正常,但是测试有没有疏漏就在于单元测试代码的覆盖率。然而,我编程的时候,却很少正规地进行单元测试,现在想起还是必要的。至于coding.net的源代码管理那就更不会用了,我直至现在还把它当做一个网盘。

总之,结对编程适合有一定编程经验,懂得完整开发流程的。否则,那就不是一加一大于二,而是一加一小于二或一加一小于一了。

对partner的评价:

1,认真,为了UI编写,专门去学了UI。

2,好学,遇到问题不懂就问,对于一些JVM原理比较感兴趣。

3,耐心,会耐心测试程序中出现的bug,并汇总。

4,基础知识不扎实,编写的源码不规范。

对自己的评价:

1,辛苦,每天都在设计,编程和debug;

2,认真,项目开始前为自己设计了PSP表格并如实填写,写过设计书。

3,可以,感觉我的设计还可以,继续拓展更多的东西没问题。

4,经验不足,虽然想完全按流程进行开发,但是效率不高,开发中学习耽搁的时间太多。导致这次项目的单元测试不正规,以及没有做精确的效能分析。

EGener2四则运算出题器

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