1.PSP表格

2.效能分析

功能一: 生成题目和答案

我们采用cProfile进行性能分析，情况如下图所示，花费时间为2h。在性能上，在代码中耗时最多的函数为generate_and_write_expressions，平均调用耗时为0.162s，改进的思路为：（1）当表达式的结果为负数时，不用完全重新生成所有的操作数和运算符;(2)在生成操作数和运算符之前，可以预计可能的结果范围，以减少生成负数结果的可能性。
性能分析结果展示如下：

功能二：校对答案

我们采用cProfile进行性能分析，情况如下图所示，花费时间为3h，在性能上，在代码中耗时最多的函数为write_grades，平均调用耗时为0.117s，改进的思路为：通过设置open函数的buffering参数减少磁盘I/O操作的次数。
性能分析结果展示如下：

3.设计实现过程

功能一：类和函数的设计

代码包含1个类：
ArithmeticExpressionGenerator 类：这个类将包含所有生成算术表达式和答案的逻辑。
代码包含7个函数：
generate_number 方法：用于生成自然数或真分数。
generate_true_fraction 方法：用于生成真分数。
generate_operator 方法：用于随机选择运算符。
calculate_expression 方法：用于计算表达式的值。
format_number 方法：用于格式化数字。
generate_expression 方法：用于生成算术表达式。
main 方法：作为程序的入口点，用于解析命令行参数并生成表达式。
这个设计将所有的函数封装在一个类中，使得代码更加模块化和易于维护。同时，通过命令行参数来控制生成表达式的数量和操作数的范围。

功能二：类和函数的设计

代码包含7个函数：
init：构造函数，用于初始化类实例，并接受练习文件和答案文件的路径。
parse_arguments：用于解析命令行参数。
parse_fraction：用于解析分数字符串并返回分数对象。
read_files：用于从指定文件中读取练习和答案。
calculate_expression：用于计算表达式的结果。
check_answers：用于检查答案是否正确。
main：主方法，用于执行整个检查流程
函数之间的关系是线性和模块化的。parse_arguments函数独立运行，用于解析命令行参数并获取练习文件和答案文件的路径。read_files函数根据这些路径读取相应的文件内容。parse_fraction函数被用来将字符串形式的分数解析成Fraction对象，以便进行精确的数学运算。calculate_expression函数接受操作数和运算符列表，计算表达式的结果。check_answers函数遍历练习和答案，利用parse_fraction和calculate_expression函数来验证每个答案的正确性，最后输出正确和错误的答案列表。整个流程由main函数控制，它按顺序调用上述函数来完成整个检查过程。

4.代码说明

功能一：

关键代码流程图：

代码如下

# 生成算术表达式
def generate_expression(range_limit, num_operators):
    """Generate an arithmetic expression."""
    operands = [generate_number(range_limit) for _ in range(num_operators + 1)]
    operators = [generate_operator(allow_subtract=True, allow_divide=True) for _ in range(num_operators)]

    # 确保结果非负
    while True:
        result = calculate_expression(operands, operators)
        if result >= 0:
            break
        operands = [generate_number(range_limit) for _ in range(num_operators + 1)]
        operators = [generate_operator(allow_subtract=True, allow_divide=True) for _ in range(num_operators)]

    # 创建表达式字符串，并在需要的地方添加括号
    expression = f"{format_number(operands[0])} "
    for op_symbol, operand in zip(operators, operands[1:]):
        if op_symbol in ['-', '/']:
            expression += f" {op_symbol} ({format_number(operand)})"
        else:
            expression += f" {op_symbol} {format_number(operand)}"
    return expression, format_number(result)

generate_expression函数通过随机生成操作数和运算符来构建算术表达式，并确保结果非负。如果表达式计算结果为负，它会重新生成操作数和运算符，直到结果满足要求。最后，函数返回格式化后的表达式和结果。

功能2：

关键代码流程图如下：

代码如下

def write_grades(correct, wrong, grade_file):
    """
    Write the grades to a file.
    """
    with open(grade_file, 'w', encoding='utf-8') as f_grade:
        f_grade.write(f"Correct: {len(correct)} ({', '.join(map(str, correct))})\n")
        f_grade.write(f"Wrong: {len(wrong)} ({', '.join(map(str, wrong))})\n")

write_grades函数的思路是将正确和错误的答案列表及其数量写入指定的文件中。它首先打开一个文件用于写入，然后分别计算正确答案和错误答案的数量，并将它们与答案本身一起格式化为字符串，最后将这些信息写入文件的相应行中。这个过程确保了成绩的记录既清晰又易于理解。

5.代码质量分析

功能1代码质量分析

功能2代码质量分析

功能1性能分析代码质量分析

功能2性能分析代码质量分析

功能1测试代码质量分析

功能2测试代码质量分析

功能1代码测试覆盖率

功能2代码测试覆盖率

6.测试运行

测试用例1


预期结果：
Correct:3(4，5，7)
Wrong:7(1，2，3，6，8，9，10)
实际结果：

测试用例2


预期结果：
Correct:3(1，2，3)
Wrong:2(2，3)
实际结果：

测试用例3


预期结果：
Correct:3(1，2，5，6)
Wrong:2(3，4）
实际结果：

测试用例4


预期结果：
Correct:5(1，2，5，6，7)
Wrong:2(3，4)
实际结果：

测试用例5


预期结果：
Correct:8(1，2，3，4，6，7，8，10)
Wrong：3（5， 9， 11）
实际结果：

测试用例6


预期结果：
Correct:4(1，2，5，6)
Wrong:2(3，4)
实际结果：

测试用例7


预期结果：
Correct:2(1，3)
Wrong:1(2)
实际结果：

测试用例8


预期结果：
Correct:2(1，3)
Wrong:1(2)
实际结果：

测试用例9


预期结果：
Correct:3(1，3，4)
Wrong:1(3)
实际结果：

测试用例10


预期结果：
Correct:3(1，2，3，4，7)
Wrong:2(5，6)
实际结果：

通过十个测试用例，实际结果与我们预期的结果一致，所以可以说明我们的程序是正确的。

7.项目小结

在这次结对编程项目中，我们共同撰写了一个博客，不仅锻炼了我们的编程技能，还增强了我们的团队协作能力。以下是我们对这次合作的小结：
项目成败得失：
在做项目过程中，我们定期进行沟通，确保双方对项目的目标和进度有清晰的认识。并根据各自的强项进行了合理的分工，这提高工作效率。同时，我们发现在项目初期对时间的估计过于乐观，导致后期需要加班赶工。
分享经验：
我们应该更早地开始项目，并为不可预见的问题留出更多缓冲时间。
结对感受：
结对编程是一种非常有益的体验。它不仅让我们有机会从对方那里学习，还让我们意识到团队合作的力量。在编码时，有另一双眼睛可以发现错误和潜在的改进点，这大大提高了我们的代码质量。
对彼此的评价：
成员1： 成员2的耐心和对细节的关注给我留下了深刻的印象，代码审查非常细致，帮助我改进了我的编码习惯。
成员2： 成员1的创新思维和快速解决问题的能力对我很有启发，技术洞察力帮助我们克服了一些技术难题。
总的来说，这次结对编程经历对我们两人都是一次宝贵的学习机会，我们期待将来有更多的机会继续合作。