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效能分析

设计实现过程

一、函数部分

generate_expression(r)生成表达式
generate_exercises(exercises, answers, n, r)生成表达式以及答案列表
save_exercises_and_answers(exercises, answers, script_dir)保存表达式以及答案到文件中
is_valid(expression)表达式的合法性判断
grade_answers(exercise_file, answer_file)比对答案正确性
save_grade(correct_answers, wrong_answers, script_dir)保存得分文件

二、命令行参数解析

使用 argparse 解析命令行参数，包括生成题目数量 -n、数值范围 -r、题目文件路径 -e 和答案文件路径 -a。

三、主程序逻辑：

根据命令行参数判断是否提供了题目文件和答案文件，若提供了则执行评分逻辑，否则执行生成题目和答案的逻辑。

四、文件操作：

使用文件读写操作来保存题目、答案和评分结果。

五、异常处理：

在生成题目时进行合法性检查，避免出现负数或除零错误。
注：本次没有使用类，而是采用了函数式编程的方式来组织逻辑。不同函数之间通过参数传递数据，实现了不同功能的模块化。

代码说明

生成题目

def generate_expression(r):
# 由于运算符数量不定，需要特殊处理
num_operators = random.randint(1, 3)
num_operand = num_operators + 1

operators = ['+', '-', '*', '/']
operands = [random.randint(0, r) for _ in range(num_operand)]

select_operator = random.sample(operators, num_operators)

expression = ""  # 初始化一个空表达式
expression += str(operands[0]) + " "

for i in range(num_operators):
    expression += str(select_operator[i]) + " " + str(operands[i + 1]) + " "

return expression

生成题目以及答案列表

def generate_exercises(exercises, answers, n, r):
while len(exercises) < n:
    expression = generate_expression(r)
    if is_valid(expression):
        exercises.append(expression)
        answer = eval(expression)
        fraction = Fraction(answer).limit_denominator()  # 将答案转换为真分数
        whole_part = fraction.numerator // fraction.denominator  # 获取整数部分
        numerator = abs(fraction.numerator) % fraction.denominator  # 获取真分数的分子（取绝对值）
        denominator = fraction.denominator  # 获取真分数的分母
        if numerator == 0:  # 如果分子为0
            if whole_part == 0:  # 如果整数部分也为0
                answers.append("0")  # 答案为0
            else:  # 如果整数部分不为0
                answers.append(f"{whole_part}")  # 只输出整数部分
        else:  # 如果分子不为0
            if whole_part == 0:  # 如果整数部分为0
                answers.append(f"{numerator}/{denominator}")  # 答案直接为真分数
            else:  # 如果整数部分不为0
                answers.append(f"{whole_part}'{numerator}/{denominator}")

保存题目和答案到文件中

def save_exercises_and_answers(exercises, answers, script_dir):
exercise_file = os.path.join(script_dir, "exercises.txt")
answer_file = os.path.join(script_dir, "answers.txt")

with open(exercise_file, "w") as exercises_file:
    for i, exercise in enumerate(exercises, start=1):
        exercises_file.write(f"{i}. {exercise}\n")

with open(answer_file, "w") as answers_file:
    for i, answer in enumerate(answers, start=1):
        answers_file.write(f"{i}. {answer}\n")

合法性判断

def is_valid(expression):
	try:
		if eval(expression) < 0:
			return False
	except ZeroDivisionError:
		return False
	return True

正确率计数

def grade_answers(exercise_file, answer_file):
	exercises = load_file(exercise_file)
	answers = load_file(answer_file)
	correct_answers = []
	wrong_answers = []
for i in range(len(answers)):
		if exercises[i].strip() == answers[i].strip():
			wrong_answers.append(i + 1)
		else:
			correct_answers.append(i + 1)
	return correct_answers, wrong_answers

计数保存到文件中

def save_grade(correct_answers, wrong_answers, script_dir):
total_correct = len(correct_answers)
total_wrong = len(wrong_answers)

grade_file_path = os.path.join(script_dir, "grade.txt")

with open(grade_file_path, "w") as grade_file:
    grade_file.write(f"Correct: {total_correct}\n")

    if total_correct > 0:
        grade_file.write("(")
        for idx, correct in enumerate(correct_answers, start=1):
            grade_file.write(f"{correct},")
        grade_file.write(")\n")

    grade_file.write(f"Wrong: {total_wrong}\n")

    if total_wrong > 0:
        grade_file.write("(")
        for idx, wrong in enumerate(wrong_answers, start=1):
            grade_file.write(f"{wrong},")
        grade_file.write(")\n")

主函数调用parser模块部分

if __name__ == "__main__":
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('-n', type=int, help='Number of exercises to generate', default=10)
parser.add_argument('-r', type=int, help='Range of numbers in exercises', default=10)
parser.add_argument('-e', '--exercisefile', type=str, help='Exercise file path')
parser.add_argument('-a', '--answerfile', type=str, help='Answer file path')
args = parser.parse_args()

script_dir = os.path.dirname(os.path.realpath(__file__))

exercises = []
answers = []

if args.exercisefile and args.answerfile:
    correct_answers, wrong_answers = grade_answers(args.exercisefile, args.answerfile)
    save_grade(correct_answers, wrong_answers, script_dir)
else:
    generate_exercises(exercises, answers, args.n, args.r)
    save_exercises_and_answers(exercises, answers, script_dir)

测试运行

项目小结

在本次项目中，两人合作共同完成了一个关于小学四则运算的生成项目，因为是与舍友合作，所以在项目的进展中合作较为顺利，遇到难题可以共同即使讨论出解决方法。也积累了很多的经验，相信在下次合作中可以更加顺利合作。