个人作业1——四则运算题目生成程序（基于控制台）

一、题目描述：

1. 使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如

       Myapp.exe -n 10 -o Exercise.txt

       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. 生成的题目中如果存在形如e1 ÷ e2的子表达式，那么其结果应是真分数。

4. 每道题目中出现的运算符个数不超过3个。

5. 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。

6. 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。

7. 程序应能支持一万道题目的生成。

8. 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，并会输出所有题目中重复的题目，输入参数如下：

     Myapp.exe -e <exercisefile>.txt -a <answerfile>.txt -o Grade.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)

Repeat:2

RepeatDetail:

(1)   2,45+32  Repeat 3,32+45                    

(2)   5,3+(2+1)  Repeat 7,1+2+3

 

解释：

Correct: 5 ----5道题目正确，正确的题号 1,3,5,7,9

Wrong:5 -----5道题目错误，错误的题号 2,4,6,8,10

Repeat:2   2---组题目重复

(1) 第一组 题号2，题目 45+32  与题号3的题目重复，题号3为 32+45

(2)第二组  题号5，题目 3+(2+1) 与题号7的题目重复，题号7为 1+2+3

 

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。

 

二、功能设计

主要实现以下几个功能：

1.随机生成整数或者分数，随机生成符号，括号，进行拼接，形成等式

2.对所形成的等式进行转换，从中缀表达式转换为后缀表达式

3.对后缀表达式进行计算

4.对等式进行查重

5.对提供的答案文件进行判断，找出错误和正确的题号和数量

6.对上面功能所产生的题目和答案进行写入文件

 

三、设计实现

有以下类

getneed: 获取随机数、随机符号

create: 生成等式

change : 中缀表达式转后缀表达式

compute : 对后缀表达式进行计算

contrast : 对给定的答案文件进行对照

_int_ : 主界面，并对各个类进行整合，实现功能

 

四、代码说明

主要代码有以下：

1.生成等式

def getExample(l):  # 获取表达式
    a = getNeed.getNum(l)
    for i in range(getNeed.getChNum()):  # 不包括上限
        # print(i)
        c = getNeed.getSignal()
        gl = random.randint(0, 1)
        if (gl == 1):
            b = getNeed.getNum(l)
        else:
            b = random.randint(1, l)
            b = "|%d|" % (b)
        if (gl == 0):
            a = "%s%s%s" % (b, c, a)
        else:
            a = "%s%s%s" % (a, c, b)
        r = random.randint(0, 3)
        if (r == 2):
            a = '(' + a + ')'
        view = ''.join(re.split('\|', a))

    return a, view

2.中缀表达式转后缀表达式

def mid_after(equation):  # 中缀转后缀
    expression = []
    ops = []
    i = 0
    while (i < len(equation)):
        # print(i)
        if (equation[i] == '|'):  # 是数字进表达式expression栈
            index = equation.find('|', i + 1)  # 在i+1后寻找|
            num = equation[i + 1:index]
            # print(num)
            expression.append(num)
            i = index + 1
        elif (isCh(equation[i])):  # 是运算符进行判断优先级
            if (ops == []):
                ops.append(equation[i])
                i += 1
            else:
                if (equation[i] == ')'):  # 遇到右括号，栈内左括号以后的符号出栈
                    while (equation[i] == ')' and ops[len(ops) - 1] is not '('):
                        expression.append(ops[len(ops) - 1])
                        ops.pop()
                    ops.pop()
                    i += 1
                elif (GetPriority(equation[i], 0) > GetPriority(ops[len(ops) - 1], 1)):  # 优先级大于栈顶符号加入栈
                    ops.append(equation[i])
                    i += 1
                else:
                    while (not ops == [] and GetPriority(equation[i], 0) <= GetPriority(ops[len(ops) - 1],
                                                                                        1)):  # 优先级小于等于 出栈
                        expression.append(ops[len(ops) - 1])
                        ops.pop()
                    ops.append(equation[i])
                    i += 1

    while (not ops == []):
        expression.append(ops[len(ops) - 1])
        ops.pop()
    # print(expression)
    return expression

3. 后缀表达式进行计算

def fourComputer(expression):
    st = []  # 数字进栈
    i = 0
    while (i < len(expression)):
        ch = expression[i]
        if (not change.isCh(ch)):
            st.append(ch)
        else:
            a = st.pop()  # 栈顶元素弹出
            b = st.pop()  # 继续弹出
            if (ch == '+'):
                answer = str(Fraction(a) + Fraction(b))
                st.append(answer)
            elif (ch == "-"):
                answer = str(Fraction(b) + Fraction(a))
                st.append(answer)
            elif (ch == '*'):
                answer = str(Fraction(a) * Fraction(b))
                st.append(answer)
            elif (ch == "÷"):
                answer = str(Fraction(b) / Fraction(a))
                st.append(answer)
        i += 1
    answer = false_true(st.pop())
    return answer

4.对给定答案文件进行对照

def contrast(path):
    answer = []
    answer1 = []
    with open('answer.txt') as file:
        for line in file:
            answer.append(line)

    with open(path) as file1:
        for line1 in file1:
            answer1.append(line1)
    l = len(answer)  # 正确答案
    l1 = len(answer1)  # 对照答案
    rnum = 0  # 正确数量
    wnum = 0  # 错误数量
    right = []  # 正确题号
    wrong = []  # 错误题号

    if (l > l1):
        for i in range(l1):
            if (answer[i] == answer1[i]):
                rnum += 1
                right.append(i + 1)
            else:
                wnum += 1
                wrong.append(i + 1)
        for j in range(l1, l):
            wnum += 1
            wrong.append(j + 1)
    else:
        for i in range(l):
            if (answer[i] == answer1[i]):
                rnum += 1
                right.append(i + 1)
            else:
                wnum += 1
                wrong.append(i + 1)

    return rnum, wnum, right, wrong

 

五、测试运行

 六、PSD统计：

 

 

 

PSP2.1	Personal Software Process Stages	Time Senior Student	Time
Planning	计划	30	20
· Estimate	估计这个任务需要多少时间	800	700
Development	开发	600	500
· Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	10	5
· Design Spec	生成设计文档	30	40
· Design Review	设计复审	10	10
· Coding Standard	代码规范	10	10
· Design	具体设计	20	15
· Coding	具体编码	600	500
· Code Review	代码复审	10	10
· Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	20	30
Reporting	报告	30	60
·	测试报告	10	10
·	计算工作量	10	10
·	并提出过程改进计划	5	5

七、代码地址

https://gitee.com/Zdigi/four_operations/tree/master/calculate