这个作业属于哪个课程	21计科34班
这个作业要求在哪里	结对项目
这个作业的目标	自动生成四则运算题目、检查四则运算结果

https://github.com/jack1349/jackchen1349/tree/master/3121005204

1、PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	20	20
Estimate	估计这个任务需要多少时间	180	210
Development	开发	150	180
Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	60	40
Design Spec	生成设计文档	60	40
Design Review	设计复审	40	120
Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	30	30
Design	具体设计	40	50
Coding	具体编码	60	80
Code Review	代码复审	30	20
Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	40	30
Reporting	报告	40	30
Test Repor	测试报告	40	30
Size Measurement	计算工作量	20	20
Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	30	20
	合计	840	920

2、效能分析

程序运行的总时间为0.011s，而在所有函数中运行时间最长的是0.004s，整体的性能还是不错的。

3、设计实现过程

4、代码说明

def generate_operand(args):
    # 生成一个随机数，包括真分数的分子和分母
    if random.random() < 0.5:
        operand = random.randint(1, args.range)
    else:
        operand = Fraction(random.randint(1, args.range), random.randint(1, args.range))
    return operand

这个函数主要目的是为了实现式子中整数和分数的生成，通过生成随机数来决定，数的大小默认为10。

def generate_expression(args):
    # 生成一个随机数作为第一个操作数
    expression = str(generate_operand(args))

    # 随机选择运算符数量，最多不超过3个
    num_operators = random.randint(1, 3)

    for i in range(num_operators):
        # 随机选择运算符
        operator = random.choice(['+', '-', '*', '/'])

        # 生成下一个操作数
        operand = generate_operand(args)

        if i == 0:
            expression = f"{expression} {operator} {operand}"
        else:
            # 随机决定是否加括号
            if random.random() < 0.5:
                if i == num_operators - 1 or random.random() < 0.5:
                    expression = f"({expression}) {operator} {operand}"
                else:
                    expression = f"({expression} {operator} {operand})"
            else:
                expression = f"{expression} {operator} {operand}"

    return expression

运算符和运算符的数量都是随机生成的，当然，括号的添加在随机生成的情况下，需要一定的概率才能添加。生成的数通过字符串的形式拼接。

def generate_question(args, generated_questions):
    while True:
        # 生成表达式
        expression = generate_expression(args)

        # 构建题目字符串
        question = expression

        # 如果题目已经生成过，重新生成
        if question not in generated_questions:
            generated_questions.add(question)  # 将生成的题目添加到集合中，以防重复
            break

    # 设置默认值
    answer = None

    try:
        # 计算答案
        answer = Fraction(eval(expression)).limit_denominator()
        if answer < 0:
            return generate_question(args, generated_questions)
        if answer.numerator > answer.denominator and answer.numerator % answer.denominator != 0:
            # 将分数转换为带分数的形式
            whole_part, fractional_part = divmod(answer.numerator, answer.denominator)

            # 将带分数格式化为字符串
            answer = f"{whole_part}'{fractional_part}/{answer.denominator}"
    except ZeroDivisionError:
        return generate_question(args, generated_questions)

    return question, answer

为了不重复添加式子，创建generated_questions集合，将生成的所有式子都添加进集合中，方便判断新生成的式子是否已经存在。
对于计算生成式子的答案，为了使结果表示的更加规范整洁，所有的小数都通过真分数的形式表达。所以需要借助divmod函数计算出式子的整数和余数部分，最后结果也是通过字符串的形式保存。

5、测试运行

(1)第一个命令行是生成十个式子，且式子中的数字小于10；
第二个命令行是将生成的式子文件和答案文件进行批改，判断答案的对错，将结果保存在Grade.txt文件中
(2)不仅可以判断对错，还可以判断运算表达式是否正确
比如，删除第2个表达式中的一个括号

将会提醒表达式错误。
或者将第一题的分母为0

同样会提醒错误
(3)如果答案文件中的表示不是真分数会不会出问题呢？当然，我们在这里也做出了处理。
我们将最后一题的答案8'1/2改为17/2

可以看到判断结果依旧正确
(4)对于文件不存在的情况我们也有处理