基于python的四则运算自动生成的命令行程序

一.Github地址
https://github.com/ybb-ybbbb/3122006324_Four-arithmetic-operations

二.项目要求
使用 -n 参数控制生成题目的个数，例如

Myapp.exe -n 10

将生成10个题目。

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。

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。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：

四则运算题目1
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。

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：

答案1
答案2

特别的，真分数的运算如下例所示：1/6 + 1/8 = 7/24。

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，输入参数如下：

Myapp.exe -e .txt -a .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)

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。
三.PSP表格

四.项目框架

• 该项目由8个子函数组成
• 流程图
  

1.导入模块

2.性能分析装饰器 performance_analysis

3.解析命令行参数 parse_arguments

4.生成随机的四则运算表达式 generate_expression

函数generate_expression(range_limit)，它用于生成随机的四则运算表达式。函数接受一个参数range_limit，表示数值的范围。函数内部使用了一个列表operators来存储运算符+、-、和/，然后使用random.choice()函数随机选择一个运算符。如果选择的运算符是/，则生成一个真分数，分子和分母都是在1到range_limit之间的随机整数；如果选择的运算符不是/，则生成一个自然数，范围也是1到range_limit之间的随机整数。最后，函数返回生成的表达式作为字符串。
5.计算表达式的答案calculate_answer

6.保存题目和答案到文件save_exercises_and_answers

7.评判题目和答案evaluate_exercises_answers

evaluate_exercises_answers的函数，用于评判题目和答案。函数接受两个参数，exercises_file和answers_file，分别表示题目文件和答案文件的路径。在函数内部，它首先打开题目文件和答案文件，并使用zip函数将两个文件的内容一一对应地组合在一起。然后，它通过循环遍历每个题目和答案，使用input函数从用户获取学生的答案，并将题目、期望答案和学生答案组成一个元组，添加到student_answers列表中
8.命令行执行函数main

五.测试

• 测试生成15个题目,范围100以内
  
  题目
  
  答案
  
  测试结果与预期一致
• 测试评判操作
  输入所有算式以错误答案
  
  结果
  
  符合预期
  六.总结
  项目初期遇到了许多bug,通过在网上的学习和对部分资料的参考,改进了程序,感触颇深