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)
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
六.设计实现过程
主要文件:
- 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
- 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
- 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
- getAnswer.py:获取文件的正确答案
- gui.py:打开图形处理界面
文件执行流程:
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
将答案稍作修改进行检验:
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
校检
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。
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