结对项目

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了结对项目相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

四则运算表达式生成器(python实现)

Github   合作人:陈锐填3118004998,何隽熙3118005000

一.题目:实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序(也可以用图像界面,具有相似功能)

二.说明:

  自然数:0, 1, 2, …。

  • 真分数:1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 1’1/2, …。
  • 运算符:+, −, ×, ÷。
  • 括号:(, )。
  • 等号:=。
  • 分隔符:空格(用于四则运算符和等号前后)
  • 算术表达式:

  e = n | e1 + e2 | e1 − e2 | e1 × e2 | e1 ÷ e2 | (e),

  其中e, e1和e2为表达式,n为自然数或真分数。

  • 四则运算题目:e = ,其中e为算术表达式。

三.需求

1.使用 -n 参数控制生成题目的个数,例如 

   Myapp.exe -n 10

   将生成10个题目。

2.使用 -r 参数控制题目中数值(自然数、真分数和真分数分母)的范围,例如

   Myapp.exe -r 10

  将生成10以内(不包括10)的四则运算题目。该参数可以设置为1或其他自然数。该参数必须给定,否则程序报错并给出帮助信息。

3.生成的题目中计算过程不能产生负数,也就是说算术表达式中如果存在形如e1− e2的子表达式,那么e1≥ e2

4.生成的题目中如果存在形如e1÷ e2的子表达式,那么其结果应是真分数

5.每道题目中出现的运算符个数不超过3个。

6.程序一次运行生成的题目不能重复,即任何两道题目不能通过有限次交换+和×左右的算术表达式变换为同一道题目。例如,23 + 45 = 和45 + 23 = 是重复的题目,6 × 8 = 和8 × 6 = 也是重复的题目。3+(2+1)和1+2+3这两个题目是重复的,由于+是左结合的,1+2+3等价于(1+2)+3,也就是3+(1+2),也就是3+(2+1)。但是1+2+3和3+2+1是不重复的两道题,因为1+2+3等价于(1+2)+3,而3+2+1等价于(3+2)+1,它们之间不能通过有限次交换变成同一个题目。

生成的题目存入执行程序的当前目录下的Exercises.txt文件,格式如下:

   1.四则运算题目1

   2.四则运算题目2

.........

其中真分数在输入输出时采用如下格式,真分数五分之三表示为3/5,真分数二又八分之三表示为2’3/8。

7.在生成题目的同时,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,格式如下:

    1.答案1

    2.答案2

 特别的,真分数的运算如下例所示:1/6 + 1/8 = 7/24。

 ......

8.程序应能支持一万道题目的生成。

9.程序支持对给定的题目文件和答案文件,判定答案中的对错并进行数量统计,输入参数如下:

Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt

统计结果输出到文件Grade.txt,格式如下:

Correct: 5 (1, 3, 5, 7, 9)

Wrong: 5 (2, 4, 6, 8, 10)

其中“:”后面的数字5表示对/错的题目的数量,括号内的是对/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。

 

四.PSP表格

PSP2.1 Personal Software Process Stages 预估时间(分钟) 实际耗时(分钟)
Planning 计划 10 10
-Estimate -估计这个任务需要多少时间 600 1100
Development 开发 450 1000
-Analysis -需求分析(包括学习新技术) 20 20

-Design Spec

-生成设计文档 30 20
-Design Review -设计复审(和同事审核设计文档) 20 10
-Coding Standard -代码规范(为目前得开发制定合适得规范) 10 10
-Design -具体设计 30 140
-Coding -具体编码 190 600
-Code Review -代码复审 80 200
-Test -测试(自我测试,修改代码,提交修改) 70 50
Reporting 报告 50 100
-Test Report -测试报告 30 40
-Size Measurement -计算工作量 10 30
-Postmortem & Process Improvement Plan -事后总结,并提出过程改进计划 10 30
合计   510 1110

 

五.效能分析

通过pycharm上面的profile进行时间分析:(这是进行10000道题目生成的时间消耗)

 技术图片

 当进行1000道题目的生成时候,发现查重的时间(is_equal方法)消耗减少了许多,所以把重点放在了查重方法的优化

技术图片

 六.设计实现过程

主要文件:

  1. main.py:进行其他函数的调用,选择命令行执行抑或gui图像界面
  2. szys.py:main方法主要调用的对象,进行表达式生成,计算表达式等方法
  3. cmpAnswer.py:进行正确答案与答案文件的比较,并将比较结果写入Grande.txt文件中
  4. getAnswer.py:获取文件的正确答案
  5. gui.py:打开图形处理界面

文件执行流程:

技术图片

 七.代码说明

1.生成表达式

    def create_formula(self, i):
        # 生成式子
        formula = [self.create_number() if j % 2 == 1 else self.select(operation) for j in
                   range(1, self.select(operate_sum) + 1)]
        #当第三条式子添加括号
        if i % 3 == 0:
            formula = add_bracket(formula)
        formula2 = set(formula)

        # 查重,当题目已有时重新调用create_formula()
        if self.is_equal(formula2) is True:
            self.create_formula(i)
        else:
            answer = self.get_answer(formula)
            if answer < 0:
                self.create_formula(i)
            else:
                self.answer[i] = answer
                self.formula2.append(formula2)
                self.formula[i] = formula

 2.添加括号

def add_bracket(self,formula):
    i = 0
    for item in formula:
        if item not in [+,-,*,/,""]:
            i += 1
    expression = []
    left = randint(0,int(i/2))
    right = randint(left+1,int(i/2+1))
    mark = 0
    for item in formula:
        if item in [+,-,*,/,""]:
            expression.append(item)
        else:
            mark += 1
            if mark == left:
                expression.append("(")
                expression.append(item)
            elif mark == right:
                expression.append(item)
                expression.append(")")
            else:
                expression.append(item)
    return expression

3.文件写入

    def store(self):
        # 调用create(),写入文件Exercise.txt,Answers.txt

        for i in range(1, self.total + 1):
            self.create_formula(i)

        with open(docsAnswers.txt, a, encoding=utf-8) as f_o:
            for i in range(1, self.total + 1):
                f_o.write(str(i) + .  + str(self.answer[i]) + 
)
        i = 0
        with open(docsExercises.txt, a, encoding=utf-8) as f_n:
            for formula in self.formula.values():
                i = i + 1
                f_n.write(str(i) + . )
                for item in formula:
                    if type(item) is Fraction:
                        if item > 1:
                            num = item.numerator // item.denominator
                            item -= num
                            f_n.write("{}‘{} ".format(num, item))
                        else:
                            f_n.write("{} ".format(item))
                    else:
                        f_n.write("{} ".format(item))
                f_n.write("=
")

4.图形界面

import tkinter
from tkinter import *
from tkinter import filedialog
import tkinter.messagebox
from szys import SZYS
from cmpAnswer import cmp
import time

class MyApp(tkinter.Frame):
    """
    gui界面
    """

    def __init__(self, master):
        super().__init__(master=master)
        self.frame = Frame(master)

        label_total = Label( text = 请输入题目数目)
        label_total.pack()
        self.entry_total = Entry()
        self.entry_total.pack()
        label_max = Label(text = 请输入数字最大值)
        label_max.pack()
        self.entry_max = Entry()
        self.entry_max.pack()
        self.buttom = Button(text=确定, command=self.input_sum)
        self.buttom.pack()
        self.pack()


        #校验答案
        self.buttom = Button(text=请选择题目文件, command=self.open_file1)
        self.buttom.pack()
        self.name1 = tkinter.Variable()
        self.entry = tkinter.Entry( textvariable=self.name1)
        self.entry.pack()

        self.buttom = Button(text=请选择答案文件, command=self.open_file2)
        self.buttom.pack()
        self.name2 = tkinter.Variable()
        self.entry = tkinter.Entry( textvariable=self.name2)
        self.entry.pack()

        self.buttom = Button(text=校验, command=self.examing)
        self.buttom.pack()
        self.pack()
        

    def input_sum(self):
        total = self.entry_total.get()
        max_num = self.entry_max.get()
        tkinter.messagebox.showinfo(提示,生成中,请耐心等待)
        s = SZYS(int(total), int(max_num))
        s.store()
        tkinter.messagebox.showinfo(提示,生成成功)

    def open_file1(self):
        # 获取文件名
        self.file_name1 = filedialog.askopenfilename()
        self.name1.set(self.file_name1.split(r/)[-1])
    
    def open_file2(self):
        # 获取文件名
        self.file_name2 = filedialog.askopenfilename()
        self.name2.set(self.file_name2.split(r/)[-1])
        
    def examing(self):
        cmp(self.file_name1,self.file_name2,docsGrande.txt)
        tkinter.messagebox.showinfo(提示,校验成功,请查看文件Grande.txt)
    


def window():
    windows = Tk()
    windows.title("四则运算生成器")
    windows.geometry(400x400)
    welcome = Label(text=欢迎使用, fg=red, font=(Arial, 20))
    welcome.pack()
    myapp = MyApp(windows)
    windows.mainloop()

八.测试运行

1.命令行形式运行,生成题目以及答案

技术图片

 

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 将答案稍作修改进行检验:

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 得到错误的题号以及错误的答案,并将正确答案返回,最后写入Grande.txt内

2.调用GUI图形界面进行处理

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 校检 

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 九.项目小结

 

何隽熙:在这次结对项目中,我主要负责对表达式的计算和校检,期间遇到了一些困难,比如在带分数的处理以及括号计算的处理上,总是会出现像类型不匹配的bug。后来在给锐镇大佬检查了一下之后,发现读入存在问题。最终在两人的合作中比较顺利的完成了这次项目。不得不说,两人合作完成一个项目是要比一个人完成高效许多,并且也容易找出自己的问题,可以填补自己的漏洞,同时阅读对方的代码,也能够学习对方编码的优点。

 

陈锐填:我负责写式子的生成,还有计算,gui界面。在这遇到不少困难,通过与何隽熙大佬沟通,解决了不少bug,还有查重方法,一开始使用了算法复杂度为O(n2),导致生成10000道题目时间达到26s,最终沟通交流决定将式子存储为集合(背包),通过判定背包里元素是否相同粗略判断式子是否相同,而括号一开始我没打算加,因为判定使用场景较为困难,后来隽熙大佬说需求有,不是选做内容,想了想,确实,需求要求还是得完成,在重写生成式子,及计算答案的方法的过程中意外发现eval()函数去除引号后,能计算式子的内容,但又引出结果是小数的问题,解决问题的过程很有趣,但同时我也发现了自身知识面太窄等问题,对算法内容等掌握不足,应该多向大佬学习。

 

以上是关于结对项目的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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