21计科3班 3121005231 王嘉宸 21计科4班 3121005140 邱彦翔
前期准备
需求分析
使用 MoSCoW 方法进行需求分析。
Must Have
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设：
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自然数或真分数 $n$ : $0, 1, 2, \cdots$ ，
$1/2, 1/3, 2/3, \cdots$； -
运算符 $op$ : $+, -, \times, \div$ ；
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括号 : $(, )$ ；
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等号 : $=$ ；
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分隔符 : 空格（用于四则运算符和等号前后）；
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算术表达式 $e$ , $e_1$ , $e_2$ ；
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定义：
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算术表达式的文法：
$e = n | e_1 op e_2 | ( e )$
-
四则运算题目: $e\ =$
-
首先实现对算术表达式 $e\ =\ n_1\ |\ e_1\ op\ e_2$ 的生成与计算支持，
其中 $n_1$ 为自然数。 -
-
-
-
命令行参数：
-n：生成题目的个数；-r：生成题目中数值（自然数、真分数和真分数分母）的范围；-e：题目文件；-a：答案文件；
-
-
- 读取：读取命令行参数给入的题目文件和答案文件；
- 写入：
-
生成的题目存入执行程序的当前目录下的
Exercises.txt文件； -
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； -
根据给定输入题目和答案，统计分数输出到文件
Grade.txt
，格式如下：Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9) Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10):后面的数字5表示对/错的题目的数量；- 括号（
(1, 3, 5, 7, 9)）内的是对/错题目的编号。
为简单起见，假设输入的题目都是按照顺序编号的符合规范的题目。
-
Should Have
Could Have
Won’t Have
除了上述的需求，我们不会实现其他的功能。
资料搜集
项目的核心需求主要包含两个大部分：算术表达式的生成和计算。
根据核心需求，调研背景知识，了解关于算术表达式生成和计算的相关算法，
检索可能使用到的依赖库。
除核心需求外，还需要实现命令行界面和文件读写功能。
因此也需要了解标准库以及其他可能使用到的依赖库。
算术表达式的生成
算术表达式的生成需要使用随机数生成器，有库可供使用：
- rand ：Rust 随机数生成库。
算术表达式的计算
关于算术表达式的计算，OI Wiki[1] 中有相对详细的介绍。
需要使用到的核心算法是逆波兰表达式求值算法。
检索 Rust 的依赖库，有如下库可供使用：
分数支持
对分数支持，可以使用如下库：
去重问题
对于重复项的处理，可以考虑使用哈希或者并查集的方法。
并查集在 Rust 中有如下库可供使用：
- HashMap
： Rust 标准库中的哈希表。 - union-find ：并查集库。
命令行界面
关于命令行交互，我们使用 Rust 中一个功能丰富且非常常用的库：
- clap ：Rust 命令行交互及参数解析库。
技术指标
- 支持平台： Linux, Windows
- 程序设计语言： Rust
- 依赖库：
clap,rand,prexel
需求建模
根据需求分析与依赖库选择，我们对项目进行功能建模。
将项目功能大体分为两个部分：前端（二进制包）和后端（库包）。
前端
- 命令行参数解析
- 执行后端控制逻辑，处理异常
后端
- 算术表达式生成
- 算术表达式计算
- 文件输入输出
总体设计
前期准备后，我们得到了项目的需求优先级、选用的技术指标和需要的功能模块。
接下来对项目进行总体设计，分为两个部分：确定模块接口和总体架构设计。
模块 API
后端库的整体设计如图
图 1 所示。
架构设计
功能实现
[Z/OL]//表达式求值. OI Wiki, 2023.
https://oi-wiki.org/misc/expression/. ↩︎