3. 代码展示：展示每个功能的核心代码。

控制器（url转发处理）——业务类（进行业务处理）——使用工具类生成运算字符串——数学类（解析字符串转成FenShu对象的操作）

业务类：

@Service
public class MainService {

public List<String> getQuestList(int num,int random) {
if (num <= 0)
throw new InputMismatchException();
if (random <= 0)
throw new InputMismatchException();

List<String> list=new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i <num ; i++) {
String str= Util.calStringCreate(random);

list.add(str);

}
return list;

}


public List<String> getResult(List<String> quest,List<String> answer) {
List<String> list=new ArrayList<String>();
if(quest.size()!=answer.size())
try {
throw new Exception("输入不匹配");
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
for (int i = 0; i < quest.size(); i++) {
String str=quest.get(i);
String rs= Math.calc(str);
if(answer.get(i).equals(rs)){
list.add("正确");
}
else{
list.add("错误");
}
}
return list;
}


}

数学类：

/**
* Created by computer on 2017/9/26.
* 计算运算字符串的类
*/
public class Math {
/**
* @param str 需要运算的字符串
*/
public static boolean isBracket(String str){
String regex=".*\\(.*";
return str.matches(regex);
}

/**
*计算没有括号得到字符串
* @param str 运算字符串
* @return FenShu的fenshu变量
*/
public static String calc(String str){
/*
1得到运算符的List集合
2得到操作数的List集合
3计算
*/
List<Character> opList=getOpList(str);
List<FenShu> numList=getNumList(str);
FenShu result=jisuan(opList,numList);
return Util.trueFenShu(result);
}

/**
*
* @param i:运算符的下标
* @param c：运算符
* @param num：操作数集合
*/
public static void mulDiv(int i,Character c,List<FenShu> num){
if (c == '*' || c == '/') {//删除*/运算符并进行对应数值的计算 结果保存
FenShu opl = num.get(i);
FenShu opr = num.get(i + 1);
if (c == '*') {
num.set(i + 1, fenShuMul(opl, opr));
} else if (c == '/') {
num.set(i + 1, fenShuDivi(opl, opr));
}
}
}

/**
*
* @param op 操作符集合
* @param num 操作数集合
* @return 真分数值
*/
public static FenShu jisuan(List<Character> op,List<FenShu> num){
//遍历运算符集合提取出+ -的下标并用二维数组保存+ -分割的运算符字符集
List <Integer>opList1=new ArrayList<Integer>();
for (int i = 0; i <op.size() ; i++) {
if (op.get(i)=='+'||op.get(i)=='-'){
opList1.add(i);
}
}
if(opList1.size()>0){
if (0<opList1.get(0)) {
for (int i = 0; i < opList1.get(0); i++) {//下标从0到小于opList1.get(0)
Character c = op.get(i);
mulDiv(i,c,num);
}
}
if (opList1.size()>1)
for (int i = 0; i < opList1.size(); i++) {//目的求被+-分割起来的区域 从运算符集合+-后的*/开始直到下一个+-运算符出现
for (int j = opList1.get(i)+1; j <opList1.get(i+1) ; j++) {
Character c=op.get(j);
mulDiv(j,c,num);
}
if (opList1.get(i+1)==opList1.get(opList1.size()-1))//末尾时候退出
break;
}
if (opList1.get(opList1.size()-1)!=op.size()-1){//如果+-符号不是是运算符集合的最后一位 需要对于后面的式子进行乘除计算
for (int j = opList1.get(opList1.size()-1)+1; j <op.size() ; j++) {
Character c=op.get(j);
mulDiv(j,c,num);
}
}
}
else if (opList1.size()==0){
for (int i = 0; i < op.size(); i++) {//下标从0到小于opList1.get(0)
Character c = op.get(i);
mulDiv(i,c,num);
}
}
//这是先乘除之后的数 和 需要加减的符号
// if (opList1.size()>0)
// for (int i:opList1) {
// System.out.println(num.get(i).getFenzi()+"/"+num.get(i).getFenmu());
// System.out.println(op.get(i));
// }
// System.out.println(num.get(num.size()-1).getFenzi()+"/"+num.get(num.size()-1).getFenmu());
List<Character> opList2=new ArrayList<Character>();
List<FenShu> numList2=new ArrayList<FenShu>();
if (opList1.size()>0)
for (int i:opList1) {
numList2.add(num.get(i));
opList2.add(op.get(i));
}
numList2.add(num.get(num.size()-1));
while (!opList2.isEmpty()){
Character c=opList2.remove(0);
FenShu opl=numList2.remove(0);
FenShu opr=numList2.remove(0);

if(c=='+'){
numList2.add(0, fenShuAdd(opl,opr));
}
else if(c=='-'){
numList2.add(0, fenShuSub(opl,opr));
}
}
return numList2.get(0);
}

/**
*
* @param str 运算的字符串
* @return 返回运算符集合
*/

public static List<Character> getOpList(String str){
List<Character> list = new ArrayList<Character>();
String regex = "[0-9]*";
Pattern pattern=Pattern.compile(regex);
String []split=pattern.split(str);
for (int i = 0; i <split.length; i++) {
String tmp=split[i].trim();
if(tmp.equals("+")|tmp.equals("-")|tmp.equals("*")|tmp.equals("/")){
list.add(tmp.trim().charAt(0));
}
}
return list;
}

/**
*
* @param str 运算的字符串
* @return 返回FenShu类型的集合
*/
public static List getNumList(String str){
List<FenShu> list = new ArrayList<FenShu>();
String regex = "\\+|-|\\*|/";
Pattern pattern=Pattern.compile(regex);
String []split=pattern.split(str);
for (int i = 0; i <split.length; i++) {
String tmp=split[i].trim();
String regex2="[0-9]+";
if(tmp.matches(regex2)){
Integer num=Integer.valueOf(tmp);
FenShu fenshu=new FenShu(num,1);
list.add(fenshu);
}
}
return list;
}

/**
* 分数类的加减乘除
* @param fenshu1
* @param fenshu2
* @return
*/

public static FenShu fenShuAdd(FenShu fenshu1, FenShu fenshu2){
int lcm=getMinMul(fenshu1.getFenmu(),fenshu2.getFenmu());//z最小公倍数 未化简的分母
int numera=(lcm/fenshu1.getFenmu())*fenshu1.getFenzi()+(lcm/fenshu2.getFenmu())*fenshu2.getFenzi();//最小公倍数除以分母乘以分子相加 这是分子和
int gcd= getMaxDiv(numera,lcm);//最大公约数 可以约的值
numera/=gcd;
int deomina=lcm/gcd;
FenShu fenshu3=new FenShu(numera,deomina);
return fenshu3;
}

public static FenShu fenShuSub(FenShu fenshu1, FenShu fenshu2){
int lcm=getMinMul(fenshu1.getFenmu(),fenshu2.getFenmu());//z最小公倍数 未化简的分母
int numera=(lcm/fenshu1.getFenmu())*fenshu1.getFenzi()-(lcm/fenshu2.getFenmu())*fenshu2.getFenzi();//最小公倍数除以分母乘以分子相加 这是分子和
int gcd= getMaxDiv(numera,lcm);//最大公约数 可以约的值
numera/=gcd;
int deomina=lcm/gcd;
FenShu fenshu3=new FenShu(numera,deomina);
return fenshu3;
}

public static FenShu fenShuMul(FenShu fenshu1, FenShu fenshu2){
int a,b,c,d;
a=fenshu1.getFenzi();
b=fenshu1.getFenmu();
c=fenshu2.getFenzi();
d=fenshu2.getFenmu();
int numera=a*c;
int deomina=b*d;
if(deomina<0) {
throw new RuntimeException("分母不能小于0");
}
int gcd=getMaxDiv(numera,deomina);
numera/=gcd;
deomina/=gcd;
FenShu fenshu3=new FenShu(numera,deomina);
return fenshu3;
}
public static FenShu fenShuDivi(FenShu fenshu1, FenShu fenshu2){
int a,b,c,d;
a=fenshu1.getFenzi();
b=fenshu1.getFenmu();
c=fenshu2.getFenmu();
d=fenshu2.getFenzi();
int numera=a*c;
int deomina=b*d;
if(deomina<0) {
numera = -1*numera;
deomina=-1*deomina;
}
int gcd=getMaxDiv(numera,deomina);
numera/=gcd;
deomina/=gcd;
FenShu fenshu3=new FenShu(numera,deomina);
return fenshu3;
}

/**
* 求最小公倍数
*/

public static int getMinMul(int a,int b){

int c=a*b/getMaxDiv(a,b);
return c;
}

/**
* 求最大公约数
*/
public static int getMaxDiv(int a,int b){
if (a<0)
a=java.lang.Math.abs(a);
if(b<0)
throw new RuntimeException("分母不能小于0");
while (b!=0){
int c=a%b;
a=b;
b=c;
}
return a;
}

}

工具类：

随机生成运算字符串 将分数类转成真分数的字符串形式

public class Util {
public static String trueFenShu(FenShu fs){
int abs= Math.abs(fs.getFenzi());
if (abs<fs.getFenmu())
return fs.getFenzi()+"/"+fs.getFenmu();
else if (abs==fs.getFenmu())
return String.valueOf(fs.getFenzi()/fs.getFenmu());
else {
int num=abs/fs.getFenmu();
int fenzi=abs%fs.getFenmu();
if (fenzi==0){
if (fs.getFenzi()>=0)
return num+"";
else
return "-"+num;
}
if (fs.getFenzi()>=0)
return num+"'"+fenzi+"/"+fs.getFenmu();
else
return "-"+num+"'"+fenzi+"/"+fs.getFenmu();
}
}

public static String calStringCreate(int r){
char []c={'+','-','*','/'};//操作符数组
Random random=new Random();
StringBuffer str=new StringBuffer();
int n= random.nextInt(3)+1;
int num=random.nextInt(r-1)+1;
str.append(num);
for (int i = 0; i <n ; i++) {//在1到3范围内随机个数的运算符
char c2=c[(int)(c.length* java.lang.Math.random())];//生成随机操作符
int num2=random.nextInt(r-1)+1;//生成大于0小于r的自然数
str.append(c2);
str.append(num2);
}
return str.toString();
}

public static void main(String[] args) {
calStringCreate(20);
}
}

分数类：

public class FenShu {
//整数int 分子 分母 真分数
private int fenzi;
private int fenmu;

public FenShu(int fenzi, int fenmu) {
if (fenmu<=0)
throw new RuntimeException("分母不能小于0");
this.fenzi = fenzi;
this.fenmu = fenmu;
}

public int getFenzi() {
return fenzi;
}

public int getFenmu() {
return fenmu;
}

public void setFenzi(int fenzi) {
this.fenzi = fenzi;
}

public void setFenmu(int fenmu) {
if (fenmu<=0)
throw new RuntimeException("分母不能小于0");
this.fenmu = fenmu;
}
}