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）

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。

 def expression2(self,count):#生成式子

         if count == 1:

             figure = self.getnumber()

             return{

                 'expression_array': figure['figure'],

                 'expression':       figure['figure_char'],

                 'answer':           figure['figure_array']

             }

         else :

             leftcount = self.getrandom(count -1)

             rightcount = count - leftcount

             left = self.expression2(leftcount)

             right = self.expression2(rightcount)

             operate = self.getrandom(4)

             if operate == 4 and right['answer'][0] == 0:

                  t = left

                  left = right

                  right = t

             answer = self.Calculation(left['answer'],right['answer'],operate)

             if answer[0] < 0:

                  t = left

                  left = right

                  right = t

                  answer = self.Calculation(left['answer'],right['answer'],operate)

             leftvalue = left['answer'][0]/left['answer'][1]

             rightvalue = right['answer'][0]/right['answer'][1]

             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