myapp——自动生成小学四则运算题目的命令行程序（侯国鑫谢嘉帆）

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1.Github项目地址

https://github.com/baiyexing/myapp.git

2.功能要求

题目：实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

功能(已全部实现)

使用 -n 参数控制生成题目的个数
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
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
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
每道题目中出现的运算符个数不超过3个
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
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
程序应能支持一万道题目的生成
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，统计结果输出到文件Grade.txt

3.解题思路

　　大致思路为，随机生成操作符数目，调用方法递归生成式子，同时表示成二叉树，同时规范化二叉树（好查重）。数字，运算符都用方法随机生成。

4.设计实现过程

　　（1）Question类：生成式子，包括获得随机数，获得随机运算符，计算算式结果，将结果化简，规范化二叉树等方法。

　　（2）Parameter类：处理结果，包括获取命令行参数，查重，写入文件，判断答案等方法。

5.代码说明

　　只说明部分重要和难点代码

　　（1）生成式子的主要方法，采用递归方式，随机生成式子，存为二叉树形式，保存在字典中。

 1 def expression2(self,count):#生成式子
 2         if count == 1:
 3             figure = self.getnumber()
 4             return{
 5                 'expression_array': figure['figure'],
 6                 'expression':       figure['figure_char'],
 7                 'answer':           figure['figure_array']
 8             }
 9         else :
10             leftcount = self.getrandom(count -1)
11             rightcount = count - leftcount
12 
13             left = self.expression2(leftcount)
14             right = self.expression2(rightcount)
15 
16             operate = self.getrandom(4)
17 
18             if operate == 4 and right['answer'][0] == 0:
19                  t = left
20                  left = right
21                  right = t
22             answer = self.Calculation(left['answer'],right['answer'],operate)
23             if answer[0] < 0:
24                  t = left
25                  left = right
26                  right = t
27                  answer = self.Calculation(left['answer'],right['answer'],operate)
28 
29             leftvalue = left['answer'][0]/left['answer'][1]
30             rightvalue = right['answer'][0]/right['answer'][1]
31             expression_array = [left['expression_array'],operate,right['expression_array']]

　　（2）规范化二叉树，按左右子树为数数，数树，树树来判定规范。

if type(left['expression_array'])!=list and type(right['expression_array'])!=list: #两个子树都为值
                if (operate == 1 or operate == 3) and leftvalue < rightvalue:
                    expression_array = [right['expression_array'],operate,left['expression_array']]
            elif  type(left['expression_array'])==list and type(right['expression_array'])==list:# 两个子树都为树
                if operate == 1 or operate == 3:
                    if leftvalue == rightvalue and left['expression_array'][1] < right['expression_array'][1]:#树的值相等时，运算符优先级高的在左边
                        expression_array = [right['expression_array'],operate,left['expression_array']]
                    elif leftvalue < rightvalue :
                        expression_array = [right['expression_array'],operate,left['expression_array']]
                if operate in [3,4] :
                    if left['expression_array'][1] in [1,2]:
                        left['expression'] = '(' + left['expression'] + ')'
                    if right['expression_array'][1] in [1,2]:
                        right['expression'] = '(' + right['expression'] + ')'
            else:#一边的子树为树
                if operate == 1 or operate == 3:
                    if type(right['expression_array']) == list:
                        expression_array = [right['expression_array'],operate,left['expression_array']]
                if operate in [3,4] :
                    if type(left['expression_array']) == list and left['expression_array'][1] in [1,2] :
                        left['expression'] = '(' + left['expression'] + ')'
                    if type(right['expression_array']) == list and right['expression_array'][1] in[1,2]:
                        right['expression'] = '(' + right['expression'] + ')'

　　（3）生成算式列表，判重。

def getexpression_list(self, expression_count, number_range, count, probability) :# 算式
        List = []
        i = 0
        while i < expression_count:
            expression = Question(number_range,count,probability)
            while self.check(expression,List):
                expression = Question(number_range,count,probability)
            List.append({
                'expression_array': expression.__dict__['expression_array'],#二叉树表示
                'expression':       expression.__dict__['expression'],#算式表达形式
                'answer':           expression.__dict__['answer'],#答案
                'answer_char':      expression.__dict__['answer_char']#答案表达形式

            })
            i += 1
        return List

    def check(self,expression,List):#查重方法
        expressionarray = expression.__dict__['expression_array']
        for i in List:
            if expressionarray == i['expression_array']:
                return True
        return False