Java实现小学四则运算练习系统（UI）
github项目地址 :https://github.com/feser-xuan/Arithmetic_test3_UI
小伙伴的博客链接：http://www.cnblogs.com/fukang/p/8711021.html
我的学号：201571030104
小伙伴的学号：201571030109
实验要求
软件基本功能要求如下：
在《实验二 软件工程个人项目》中，同学们实现了一个命令行四则运算出题小程序，本次实验采用结对编程方式，设计开发一个小学生四则运算练习软件，使之具有以下功能：
（1）由计算机从题库文件中随机选择20道加减乘除混合算式，用户输入算式答案，程序检查答案是否正确，每道题正确计5分，错误不计分，20道题测试结束后给出测试总分；
（2）题库文件可采用实验二的方式自动生成，也可以手工编辑生成，文本格式如下：
（3）程序为用户提供三种进阶四则运算练习功能选择：百以内整数算式（必做）、带括号算式、真分数算式练习；
- （4）程序允许用户进行多轮测试，提供用户多轮测试分数柱状图，示例如下：
（5）程序记录用户答题结果，当程序退出再启动的时候，可为用户显示最后一次测试的结果，并询问用户可否进行新一轮的测试；
（6）测试有计时功能，测试时动态显示用户开始答题后的消耗时间。
（7）程序人机交互界面是GUI界面（WEB页面、APP页面都可），界面支持中文简体（必做）/中文繁体/英语，用户可以进行语种选择。
1、需求分析
该项目要求程序有人机交互界面，且可评判成绩。可为用户提供百以内整数算式、带括号算式、真分数算式三种练习，可为进行多轮测试并记录成绩生成柱状图并且记录用户消耗的时间。
2、功能分析
- 可实现基本要求，即可生成数字在 0 和 100 之间，运算符在3个到5个之间的计算表达式，并计算出表达式的结果
- 随机可生成带括号的运算式，括号不会超过运算符的个数
- 生成真分数的四则运算
- 有用户界面，可进行多轮测试
- 记录测试结果，并将以往成绩以柱状图展示
- 测试时，记录用户的测试用时
3、设计实现
4、运行测试
- 设计交互界面，首页登陆，登录用户名“admin”，密码123456。
- 答题界面
- 答题完毕后，可以点击保存练习过的题目（包括自己答题的答案）
- 答题结束后，可以查看自己得分情况（具体的用一个柱状统计图展示）
5、核心代码
- 登录界面
public class Login {
public Login()
{
JFrame f=new JFrame();
f.setTitle("小学生四则运算答题系统");
f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
f.setExtendedState(JFrame.MAXIMIZED_BOTH);
f.setVisible(true);
//设置窗口的大小和位置
f.setSize(500,500);
f.setLocation(200,200);
Container con=f.getContentPane();//生成一个容器
con.setLayout(new GridLayout(7,1));
JPanel pan1 =new JPanel();
JLabel title=new JLabel("欢迎登陆小学生四则运算答题系统");
title.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 20));
pan1.add(title);
con.add(pan1);
//生成一个新的版
JPanel pan2 = new JPanel();
JPanel pan3 = new JPanel();
JPanel pan4 = new JPanel();
JPanel pan5 = new JPanel();
con.add(pan2);
con.add(pan3);
con.add(pan4);
con.add(pan5);
JLabel name=new JLabel("用户名");
pan2.add(name);
TextField tf_name=new TextField(20);
pan2.add(tf_name);
JLabel pass = new JLabel("密码");
pan3.add(pass);
TextField password=new TextField(20);
password.setEchoChar('*');
pan3.add(password);
JButton b_log=new JButton("登陆");
b_log.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
// TODO Auto-generated method stub
//获取用户名和密码，进行校验
String myUsername=tf_name.getText();
String myPassword=password.getText();
if(myUsername.equals("admin")&& myPassword.equals("123456")){
JOptionPane.showMessageDialog(null, "登陆成功!");
f.dispose();
MyExGUI ui = new MyExGUI();
}
else{
JOptionPane.showMessageDialog(null, "账号或密码错误!");
name.setText( "");
password.setText( "");
}
}
});
pan4.add(b_log);
JButton b_exit=new JButton("退出");
b_exit.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
// TODO Auto-generated method stub
JOptionPane.showMessageDialog(null, "谢谢使用！");
f.setVisible(false);//隐藏窗体
System.exit(0);//退出程序
}
});
pan5.add(b_exit);
//登陆和退出这两个按钮放在第四个版面上
}
}
- 练习界面
package ui_test; import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList; import javax.swing.*; public class MyExGUI extends JFrame{
ArrayList<String> user_zongti = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> user_zonganswer = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> user_answer = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> true_answer = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> jta_timu = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> jta_zong = new ArrayList<String>();
ArrayList<Integer> user_fenshu = new ArrayList<Integer>();
JMenuBar jmb; //菜单条组件
JMenu menu1, menu2, menu3, menu4, menu5;//菜单
JMenuItem item1, item2, item3, item4, item5, item6;//菜单项
JMenu build; //二级菜单
JMenuItem file, project;
TextArea answer_all = new TextArea();
TextField jta = new TextField();
TextField jta_answer = new TextField();
JLabel num_answer = new JLabel();
JLabel answer1;
JToolBar jtb;//工具条
JButton jb1, jb2, jb3, jb4, jb5, jb6, jb7,jb_next;
int answer_count;
int answer_fenshu;
public MyExGUI()
{
//创建菜单
jmb = new JMenuBar(); menu1 = new JMenu("文件(F)");
menu1.setMnemonic('f'); //助记符
menu2 = new JMenu("编辑");
menu2.setMnemonic('E');
menu3 = new JMenu("格式");
menu4 = new JMenu("查看");
menu5 = new JMenu("帮助"); build = new JMenu("新建"); file = new JMenuItem("文件");
project = new JMenuItem("答题");
item1 = new JMenuItem("打开");
item2 = new JMenuItem("保存(S)");
item3 = new JMenuItem("另存为");
item4 = new JMenuItem("页面设置");
item5 = new JMenuItem("打印");
item6 = new JMenuItem("退出"); answer1 = new JLabel("第 1 题"); //添加菜单项至菜单上
build.add(file);
build.add(project); menu1.add(build);
menu1.add(item1);
menu1.add(item2);
menu1.add(item3);
menu1.addSeparator();
menu1.add(item4);
menu1.add(item5);
menu1.add(item6);
//将菜单加入至菜单栏
jmb.add(menu1);
jmb.add(menu2);
jmb.add(menu3);
jmb.add(menu4);
jmb.add(menu5); JPanel contentPanel = new JPanel();
contentPanel.setLayout(null);
JLabel daan = new JLabel("答案");
JLabel dengyu = new JLabel("=");
num_answer=answer1;
num_answer.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22));
jb_next = new JButton("下一题");
jta.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22));
jta_answer.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22));
jb_next.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22));
daan.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22));
dengyu.setFont(new Font("宋体",Font.BOLD, 22)); contentPanel.add(num_answer);
contentPanel.add(daan);
contentPanel.add(dengyu);
contentPanel.add(jta); contentPanel.add(jta_answer);
contentPanel.add(answer_all);
contentPanel.add(jb_next); num_answer.setBounds(90, 20, 130, 50);
daan.setBounds(250, 20, 90, 50);
jta.setBounds(50, 70, 150, 30);
dengyu.setBounds(205, 70, 20, 20);
jta_answer.setBounds(230, 70, 100, 30);
jb_next.setBounds(350, 70, 110, 30);
answer_all.setBounds(50, 120, 400, 300); this.setJMenuBar(jmb); //添加菜单栏，不能设定位置，会自动放在最上部
this.add(contentPanel); this.setTitle("在线答题系统");
this.setSize(600, 500);
this.setVisible(true);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
item1.addActionListener(new ActionListener() { @Override
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
// TODO Auto-generated method stub
JFileChooser jfc=new JFileChooser();
jfc.setFileSelectionMode(JFileChooser.FILES_AND_DIRECTORIES );
jfc.showDialog(new JLabel(), "选择");
File file=jfc.getSelectedFile();
if(file.isDirectory()){
// System.out.println("文件夹:"+file.getAbsolutePath());
}else if(file.isFile()){
String s=file.getAbsolutePath();
}
}
});
item2.addActionListener(new ActionListener() { @Override
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
FileOutputStream outSTr = null;
BufferedOutputStream Buff = null;
boolean flag = true;
File file;
//String test ;
do{
//test = "test"+count; String inputValue = JOptionPane.showInputDialog("Please input file name");
file = new File(inputValue+".txt");
if (!file.exists()) {
// 创建文件
try { flag=file.createNewFile(); } catch (IOException e) {
e.printStackTrace(); }
flag=false;
}
else{ JOptionPane.showMessageDialog(null, "该文件名已存在，请重新输入", "ERROR", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
flag=true;
}
}while(flag);
//写入文件
String u_answer;
try {
outSTr = new FileOutputStream(file);
Buff = new BufferedOutputStream(outSTr);
System.out.println("选择是后执行的代码"+user_zongti.size()+user_answer.size());
for (int i = 0; i < user_zongti.size(); i++)
{
try {
Buff.write(user_zongti.get(i).getBytes());
Buff.write(" ".getBytes());
u_answer = user_answer.get(i);
if(u_answer.equals(""))
u_answer ="没有作答"; Buff.write(u_answer.getBytes());
Buff.write("\r\n".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
i--;
}
}
Buff.flush();
Buff.close(); } catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
//Buff.close();
try {
outSTr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
user_zongti.clear();
user_answer.clear();
}
}); project.addActionListener(new ActionListener() { @Override
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
arithmetic art = new arithmetic();
true_answer=art.list_answer;
jta_timu = art.list_timu;
jta_zong = art.list;
answer_count=1;
answer_all.setText("");
for (int i = 0; i < art.list_timu.size(); i++)
{
user_zongti.add(jta_zong.get(i));
answer_all.append(jta_timu.get(i));
answer_all.append("\r\n");
}
num_answer.setText("第 "+answer_count+" 题");
jta.setText(jta_timu.get(answer_count-1));
answer_count++; }
});
jb_next.addActionListener(new ActionListener() { @Override
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
String temp;
temp = jta_answer.getText(); if(jta.getText().equals(""))
{
JOptionPane.showMessageDialog(null, "错误,请导入题库", "错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
return;
}
jta_answer.setText("");
if(answer_count<=20)
{
if(isInteger(temp))
{ user_answer.add(temp);
System.out.println("选择否后执行的代码"+temp+"user_size"+user_answer.size());
num_answer.setText("第 "+answer_count+" 题");
jta.setText(jta_timu.get(answer_count-1));
answer_count++;
}
else{
JOptionPane.showMessageDialog(null, "错误", "请输入数字", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
}
}
else{
user_answer.add(temp);
System.out.println("选择否后执行的代码"+temp+"user_size"+user_answer.size());
answer_fenshu=0;
for(int i=0;i<user_answer.size();i++)
{
if(user_answer.get(i).equals(true_answer.get(i)))
answer_fenshu+=5;
}
user_fenshu.add(answer_fenshu);
Object[] options = { "是", "取消" };
int res=JOptionPane.showOptionDialog(null, "点击以继续 查看成绩", "答题完毕",
JOptionPane.DEFAULT_OPTION, JOptionPane.YES_NO_OPTION,
null, options, options[0]);
if(res==JOptionPane.YES_OPTION){
chart ct =new chart(user_fenshu);
ct.setVisible(true); }else{
Object[] option = { "是", "取消" };
int res1=JOptionPane.showOptionDialog(null, "继续新一轮答题", "新一轮答题",
JOptionPane.DEFAULT_OPTION, JOptionPane.YES_NO_OPTION,
null, option, option[0]); if(res1==JOptionPane.YES_OPTION){
arithmetic art = new arithmetic();
true_answer=art.list_answer; jta_timu = art.list;
answer_count=1;
answer_all.setText("");
jta_answer.setText("");
for (int i = 0; i < art.list_timu.size(); i++)
{
user_zongti.add(jta_timu.get(i));
answer_all.append(jta_timu.get(i));
answer_all.append("\r\n");
}
num_answer.setText("第 "+answer_count+" 题");
jta.setText(jta_timu.get(answer_count-1));
answer_count++; }else{ } } } }
}); } public static boolean isInteger(String str) {
for (int i = str.length();--i>=0;){
if (!Character.isDigit(str.charAt(i))){
return false;
}
}
return true;
} }
- 绘图界面
package ui_test; import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random; import javax.swing.JFrame; public class chart extends JFrame{
//绘制柱形统计图
ArrayList<Integer> ran=new ArrayList<Integer>();
public chart(ArrayList<Integer> scores)
{
super();
getContentPane().setForeground(Color.CYAN);
setForeground(Color.CYAN);
setBackground(Color.CYAN);
for(int i=0;i<scores.size();i++)
{
ran.add(scores.get(i));
System.out.println(scores.get(i));
} setTitle("绘制柱形图");
setSize(600, 400);
setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
}
@Override
public void paint(Graphics g){
int Width = getWidth();
int Height = getHeight();
int leftMargin = 20;//柱形图左边界
int topMargin = 50;//柱形图上边界
Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;
g2.setColor(Color.WHITE);//绘制白色背景
g2.fillRect(0, 0, Width, Height-100);//绘制矩形图
g2.setColor(Color.black);
for(int i=0;i<=10;i++)
{
//绘制灰色横线和百分比
g2.drawString((100-10*i)+"", 15, topMargin+30*i);
g2.drawLine(5, topMargin+30*i, Width, topMargin+30*i);//绘制灰色横线
}
g2.setColor(Color.YELLOW);
for(int i=0;i<=ran.size();i++)
{
//绘制柱形图
int step = (i+1)*40;//设置每个柱形图的水平间隔为40
//绘制矩形
g2.fillRoundRect(leftMargin+step*2-5,(100-ran.get(i))*3+50, 40, 300-(100-ran.get(i))*3, 40, 10);
//列出测试轮数
g2.drawString("第"+(i+1)+"轮", leftMargin+step*2, 380);
}
} }
- 随机产生四则远算式
package ui_test; import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner; public class arithmetic
{
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> list_timu = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> list_answer = new ArrayList<String>();
public arithmetic()
{
FileOutputStream outSTr = null;
BufferedOutputStream Buff = null;
int number_n=20,count; ArrayList<String> list_temp = new ArrayList<String>();
String[] operator = new String[]{"+","-","*","/"}; Random rand = new Random();
File file1 = new File("result.txt");
if (file1.exists()) {
// 创建文件
try {
file1.createNewFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
} while(number_n>0)
{
int[] number_temp = new int[rand.nextInt(2)+3];
String[] str_temp = new String[number_temp.length-1];
for(int i=0;i<number_temp.length;i++)
{
if(i<number_temp.length-1)
{
number_temp[i]=rand.nextInt(100);
list_temp.add(String.valueOf(number_temp[i]));
str_temp[i]=operator[rand.nextInt(4)];
list_temp.add(str_temp[i]); } else
{
number_temp[i]=rand.nextInt(100);
list_temp.add(String.valueOf(number_temp[i]));
}
} count=calculate_RPN(produce_RPN(list_temp));
if(count !=-1)
{
list_timu.add(transform_string(list_temp));
list_answer.add(String.valueOf(count));
list_temp.add(" = "+count);
list.add(transform_string(list_temp));
number_n--;
list_temp.clear();
}
else
list_temp.clear();
System.out.println(number_n); }
try {
outSTr = new FileOutputStream(file1);
Buff = new BufferedOutputStream(outSTr);
try {
Buff.write("201571030104 丁炜轩".getBytes());
Buff.write("\r\n".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{
try {
Buff.write(list.get(i).getBytes());
Buff.write("\r\n".getBytes());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
i--;
}
}
Buff.flush();
Buff.close(); } catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
//Buff.close();
try {
outSTr.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{
System.out.print(list.get(i));
System.out.println();
}
System.out.print("计算完毕！"); } public static int calculate_RPN(ArrayList<String> list_temp)
{
int i=0,t;
double a=0,b=0;
String l_temp;
Stack sk=new Stack(20);
for(t=0;t<list_temp.size();t++)
{
l_temp = list_temp.get(i++);
if(!isInteger(l_temp))
{
b = sk.mypop();
a = sk.mypop();
switch(l_temp)
{
case "+":sk.mypush(a+b);break;
case "-":sk.mypush(a-b);break;
case "*":sk.mypush(a*b);break;
case "/":
if(b==0)
return -1;
sk.mypush(a/b);break;
}
System.out.println("st.mytop: "+sk.mypeek());
}
else{
sk.mypush((double)Integer.parseInt(l_temp));
} }
if(!sk.myisempty())
{
a = sk.mypop();
b = a-(int)a;
System.out.println("a: "+a);
if(a>0 && b==0 )
{
return (int)a;
}
else
return -1;
}
else
return -1; } public static ArrayList<String> produce_RPN(ArrayList<String> list_temp)
{
int t=0,i=0;
String tmp;
Tack mytack = new Tack(20);
ArrayList<String> lt_temp = new ArrayList<String>();
while(true)
{
tmp = list_temp.get(i++);
if(isInteger(tmp))
{
lt_temp.add(tmp);
}
else{
if(mytack.myisempty())
{
mytack.mypush(tmp);
} else{
if(isCPriority(tmp, mytack.mypeek()))
mytack.mypush(tmp);
else{
lt_temp.add(mytack.mypop());
mytack.mypush(tmp);
} }
}
if(i>=list_temp.size())
{
while(!mytack.myisempty())
lt_temp.add(mytack.mypop());
System.out.println(transform_string(list_temp));
list_temp = lt_temp;
System.out.println(list_temp);
return list_temp;
}
} } public static boolean isInteger(String str) {
for (int i = str.length();--i>=0;){
if (!Character.isDigit(str.charAt(i))){
return false;
}
}
return true;
}
public static boolean isCPriority(String str,String s) {
if((str+s).equals("*+") || (str+s).equals("*-") || (str+s).equals("/+") || (str+s).equals("/-"))
return true;
else
return false;
}
public static String transform_string(ArrayList<String> list_temp)
{
String s="";
for(int i=0;i<list_temp.size();i++)
{
s+=list_temp.get(i);
}
return s; } static class Stack
{
int mytop;
double stk[]; public Stack(int num) {
mytop=-1;
stk=new double[num];
}
/*出栈*/
double mypop()
{
double peek=stk[mytop];
mytop--;
return peek;
}
/*入栈*/
void mypush(double x)
{
mytop++;
stk[mytop]=x; }
/*判空*/
Boolean myisempty()
{
if(mytop==-1)
return true;
else
return false;
}
/*取栈顶元素*/
double mypeek()
{
double peek=stk[mytop];
return peek;
}
/*栈大小*/
int mysize()
{
return mytop+1;
}
} static class Tack
{
int mytop;
String tk[]; public Tack(int num) {
mytop=-1;
tk=new String[num];
}
/*出栈*/
String mypop()
{
String peek=tk[mytop];
mytop--;
return peek;
}
/*入栈*/
void mypush(String x)
{
mytop++;
tk[mytop]=x; }
/*判空*/
Boolean myisempty()
{
if(mytop==-1)
return true;
else
return false;
}
/*取栈顶元素*/
String mypeek()
{
String peek=tk[mytop];
return peek;
}
/*栈大小*/
int mysize()
{
return mytop+1;
} } }
- main函数
package ui_test;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Login lg = new Login();
//new MyExGUI();
}
}
6、总结
通过本次实验，对于结对编程有了非常浓厚的兴趣，也体会到了结对编程对于项目的重要意义，总之收获很多。
在项目的设计、编写、调试、优化中，遇到了很多熟悉而又陌生的问题，花费的时间也比较多。由于对于计算机语言的偏好，对于有些语言，我选择舍弃，注重计算机的一门语言，努力做到最好。闻道有先后，术业有专攻。
7、结对编程（照片）
8、展示PSP
|
PSP2.1 |
任务内容 |
计划完成需要的时间(min) |
实际完成需要的时间(min) |
|
Planning |
计划 |
30 |
30 |
|
Estimate |
估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 |
30 |
30 |
|
Development |
开发 |
360 |
300 |
|
Analysis |
需求分析 (包括学习新技术) |
100 |
60 |
|
Design Spec |
生成设计文档 |
10 |
10 |
|
Design Review |
设计复审 (和同事审核设计文档) |
20 |
10 |
|
Coding Standard |
代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) |
10 |
5 |
|
Design |
具体设计 |
60 |
35 |
|
Coding |
具体编码 |
120 |
130 |
|
Code Review |
代码复审 |
10 |
10 |
|
est |
测试（自我测试，修改代码，提交修改） |
30 |
40 |
|
Reporting |
报告 |
30 |
43 |
|
Test Report |
测试报告 |
25 |
30 |
|
Size Measurement |
计算工作量 |
2 |
3 |
|
Postmortem & Process Improvement Plan |
事后总结 ,并提出过程改进计划 |
3 |
10 |
9、请使用汉堡评价法给你的小伙伴一些点评。
我的小伙伴是傅康，他很认真，对待每一件事都有一个积极的态度，在这次结对编程中，承担主要的工作量，如果他是赛车手，我就是导航员，如果他是狙击手，我就是观察员，如果他是机长，我就是副机长，我们相辅相成，缺一不可。在生活中，我的小伙伴是我的室友，我对他也有一个比较全面的了解，他的工作能力强，有责任心，对待事物和热情。在这次编程中，我们两个都提出了建设性的意见。在这次编程中，我们两个都提出了建设性的意见，互相修改代码，虽然有些争执，但是还是很好的解决了，完成了这次编程任务。
10、 结对编程真的能够带来1+1>2的效果吗？通过这次结对编程，请谈谈你的感受和体会。
结对编程，在每一时刻都是一个程序员在编程，说效率如何高，也只是1+1>1，但是否大于2呢？答案是肯定的。首先，一个人的编程，平均很难实现1>80%×1的工作效力。但是在和同伴一起工作时，必须保持思维一直高度集中，所以平均都可以达到1>80%×1的个人效力，同时有了一遍代码评审，使得出错几率就降低，减少了bug的产生。也由于两个人的思想汇集，能创造了很多新编程算法或结构重用等。所以着眼于整个项目来看，这个实践确实大大提高了效率。本次结对编程，就很好的证明了1+1>2这一点。
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