20200924-5 四则运算试题生成，结对

此作业要求参见：https://edu.cnblogs.com/campus/nenu/2020Fall/homework/11245

结对对象：张兵杰

要求1 参考《构建之法》第4章两人合作，结对编程上述功能，要求每人发布随笔1篇 (代码是共同完成的，随笔有以下两种方式：(①允许两人写一份，得一份分数，二人均分；②如果每人写一份，内容不得抄袭，体会需要是自己的，分别得到自己博客的分数

功能一. 四则运算

支持出题4个数的四则运算题目，所有题目要求作者有能力正确回答 (提示:1/3 != 0.33333333333333333333333333333333，而是无限长)。

为了快出成果，你快速造个控制台的版本，包括以后改版成更优秀界面的核心功能，并考虑到扩展。

你在老师面前作如下表演 (数字你用excel验算过了，UI的卖萌部分你还没有想好) 。

> f4
1+2*3+4=
?11
答对啦，你真是个天才!
1+2*3+5=
?11
再想想吧，答案似乎是12喔!
1+2/4-5=
?-3.5
答对啦，你真是个天才!
...(一共20道题)

你一共答对4道题，共20道题。

完成这个功能，老师对你的信任值+10.

答：

重点：除数为零以及分数除不尽问题。

难点：一开始写程序主要考虑除数不能为零，可是题目又要求是生成随机数

编程收获：和队友学习到了新的编程思路

功能二. 支持括号

老师看了你的表演，大大赞赏了你。然后她说，"你的题库里怎么都是没有括号的题呢，我记得你当初括号就掌握得不好啊。"你的脸红了，对老师说，"给我2个小时时间，我给你一个新版本，有括号的。"

你拿出笔记本，偷偷微信你们《构建之法》班的学霸，她说肯定能行，但是细节信号不好你听不清，只捕捉到隐约几个词"逆波兰""后缀表达式""堆栈""我看好你""数据结构"。

两小时后，在老师面前你在控制台下输入f4，然后回车。

> f4
1+2*(3+4)=
?15
答对啦，你真是个天才!
(1+2)*3+5=
?11
再想想吧，答案似乎是14喔!
((1/2)-4)*5=
?-17.5
答对啦，你真是个天才!
...(一共20道题)

你一共答对4道题，共20道题。

完成这个功能，老师对你的信任值+15.

答：

重点：判断括号匹配。

难点：括号匹配好好几种，先一个表达式里可以先有括号，在数字运算符，也可以先有加减乘除，在有括号，括号也可以在中间。

编程收获：括号一共分为三种情况，左括号，右括号，还有就是没有括号。

重要代码：

def _f4(self):
        from random import randint as r  #直接导入randint函数,更名为r
        from random import uniform as ru  #直接导入uniform函数,更名为ru,用于生成指定范围内的随机浮点数
        from fractions import Fraction as f  #直接导入fractions函数,更名为f
        ops = ['+', '-', '*', '/']  #存储操作符
        kuohao = ['(', '', ')']  #存储括号
        left1 = r(0, 1)
        left2 = r(0, 1)
        left3 = r(0, 1)
        right1 = r(1, 2)
        right2 = r(1, 2)
        right3 = r(1, 2)
        if left1 == 0:
            left2 = 1
            left3 = 1
            if right1 == 2:
                right2 = 1
                right3 = 1
            else:
                right2 = 2
                right3 = 1
        else:
            if left2 == 0:
                left3 = 1
                right1 = 1
                if right2 == 2:
                    right3 = 1
                else:
                    right3 = 2
            else:
                left3 = 0
                right1 = 1
                right2 = 1
                right3 = 2
        add_1 = ru(0, 1)
        add_1 = f(add_1).limit_denominator(10)#限制最大分母值,小数变分数
        add_2 = ru(0, 1)
        add_2 = f(add_2).limit_denominator(10)
        add_3 = r(1, 10)
        add_4 = r(1, 10)
        ops1 = r(0, 2)
        ops2 = r(0, 3)
        ops3 = r(0, 3)
        eq = kuohao[left1] + str(add_1) + ops[ops1] + kuohao[left2] + str(add_2) +kuohao[right1] + ops[ops2] + kuohao[left3] + str(add_3) + kuohao[right2] +  ops[ops3] + str(add_4) + kuohao[right3]
              
        return (eq)

    for i in range(20):    
        _eq = f4()._f4()
        print(_eq, "=")
        _ans_right = f4()._f4_answer(eq = _eq)
        _ans = input("?")
        if _ans == _ans_right:
            print("答对啦，你真是个天才！")
            yes = yes+ 1
        else:
            print("再想想吧，答案似乎是", _ans_right, "喔！")
            no= no + 1
    print("你一共答对", yes, "道题，共20道题。")
except:
    print("输入有误")
return (0)

功能3. 限定题目数量，"精美"打印输出，避免重复

"就这点儿题，像你当年做得那么快，一会儿就完成啦!"老师说，"另外，我想打印出来，上课也不能带台机器。又另外，你把答案也打出来呗，我把答案剪掉，题目给学生做。"

一看需求这么多，你生怕她会说，"这都是很简单的功能，你一定能完成吧"。你知道如果承诺今晚，明早交工的时候她一定想出了更多可怕的需求，你赶紧说，"老师我现在就做。"

你忘记怎么调用打印机了，就把答案与题目横向对齐，输出在文件的右边。告诉老师txt文件可以用WORD打开，也能打印。她满意而意味深长地笑了，表示同意。

你输入命令执行的时候，脑袋比手指头还疼。

>f4 -c 3
1+2*(3+4)=                     15
(1+2)*3+5=                     14
((1/2)-4)*5=                   17.5

你指着屏幕对老师说，">"是提示符，实际运行时可能是"C:\Users\Young>"，"f4"是程序的名字，它真正的名字是"f4.exe"，"-c 3"是命令行参数。按下回车，此时程序开始执行。"-c"这个参数后面输入多少，就生成多少题目。老师输入

>f4 -c -200
题目数量必须是 正整数。
>f4 -c 3.5
题目数量必须是 正整数。
>f4 -c test
题目数量必须是 正整数。

老师欣慰的笑了。你怔怔地看着她，心下怀疑她真的是教初中数学的那位么。

老师在你的指导下试用了一下，打印出来的题目堪称精美。老师让你做一次试试看能得多少分。你不敢借口四则运算忘光了，只好提起笑来开始答。刚做一半，你发现有几道题目是相同的，心中暗骂随机数不靠谱。又有几道虽然不完全相同，但是可以通过交换律、结合律、分配律变换为同一道题。比如

1*2+3*2
2*(1+3)+0

你暗叫惭愧，说有个小错误修正一下，调试了半晌，终于解决。

完成此功能，老师对你的信任值+10.

答：

重点：输入字符是否合法判断。

难点：输入字符是否合法这分好几种情况，因为情况较多。

编程收获：对输入的字符进行了是否正整数，是否是字符、小数、负数不合法情况进行判断。

def _f4_integer_parser(self,x):
        _p = "题目数量必须是  正整数。"
        try:
            x = int(x)
            if x >= 0:
                for i in range(x):
                    _eq = f4()._f4()
                    _right = f4()._f4_answer(eq = _eq)
                    _eq = _eq + "="
                    print(_eq.ljust(40), _right)
            else:
                print(_p)
        except:
            print(_p)
        return(0)

功能4. 支持分数出题和运算

国庆节后，你终于又回到美丽优雅并且正常的东北师范大学净月校区，在去食堂的路上偶遇你心目中的女神 (或男神，请自行替换)。她说，"哎呀，这跟我们《构建之法》课上的题目要求一样啊，真是巧合。"

"不要客气，代码拿去!反正我也没用。"你说，"如果有需求变更或扩展，尽管找我。"

你伏笔埋得不错。女神马上说，"对啊，有一点儿点儿不一样，你午饭时间加加班帮我改出来吧。"

她的题目还要求支持分数运算，你不禁想到了功能1中你特意规避了一些题目不出。她想要的是下面的样子:

>f4 -c 3
1/3+2/3+1+1=                   3
1/2+2/3+1+2=                   4 1/6
7/5+3/4*2-3                    -1/10

你想到越难的题目就越能表现你的能力，欣然应允了，转身跑向实验室，路上就开始给师兄打电话。背后传来女神的声音，"提示1:别忘了约分。提示2:带分数，即一又二分之一表示 1 1/2。"

完成这个功能，女神对你的青睐+200。

这个题目太难了，接电话的师兄说他一点思路也没有。你提出有好酒肉一顿，他幽幽地说，又回忆起点什么，传说去年还是前年有位姓张的大神完成了，如果你求助于他或他的博客 (但不是抄袭，而是学习后独立实现) ，请主动说明，女神的青睐改为+150。他还回忆道，有本神书缩写名为SICP，中文名《计算机程序的构造和解释》第2.1.1节实例:有理数算术运算，就是以此为例，不过，是scheme语言的，他也没有听说过。参考此书，请主动说明，女神的青睐改为+180。

(在你的心中，女神的要求并不像昔日的老师那么重要。此题选作，不完成此题不倒扣分。)

答：

重点：支持分数出题和运算。

难点：支持分数运算。

编程收获：对分数的运算。