一、PSP表

二、设计实现过程

共7个模块：

main():用于命令行输入输出的对接，包含整体运行逻辑、表达式的写入写出和答案比对。
random_fraction():随机生成一个数，可能是分数也可能是整数。
random_expression():生成全部表达式。
is_valid():判断生成的表达式是否合理。
genetate_expressions():生成最终的总表达式。
evaluate():计算表达式的值。
grade():比对题目和答案是否正确。

流程图：

三、代码说明：

1.核心代码：

2.分析：

生成随机数random_fraction()：

定义一个函数random_fraction(max_denominator)，用于生成一个随机数。
此函数接收一个最大分母值 max_denominator，生成一个随机分数。分子的范围从 0 到 max_denominator - 1，而分母则从 1 到 max_denominator（避免分母为零）。
函数内部使用random.randint()生成两个随机整数作为分子和分母，然后使用fractions.Fraction()创建一个分数对象并返回。

生成表达式random_expression():

定义一个函数random_expression(max_denominator, max_operators)，用于生成一个随机的数学表达式。
此函数接收两个参数：max_denominator表示分母的最大值，max_operators表示操作符的最大数量。
函数首先生成一个随机分数作为表达式的第一个元素，然后在循环中随机选择操作符（加、减或乘）并生成另一个随机分数，将它们添加到表达式中，最后返回生成的表达式字符串。（操作符的数量在 1 到 max_operators之间随机决定）

检查表达式合法性is_valid()：

定义一个函数is_valid(expression)，用于检查表达式是否合法。
这个函数接受一个表达式字符串作为参数，将其分割成各个部分，然后检查每个操作符前后的分数是否符合四则运算的规则。例如，如果操作符是-，那么应确保被减数不小于减数；如果操作符是/，那么应确保除数不为零。如果所有操作符都符合规则，则返回True，否则返回False。

四、测试运行

测试模块代码：

五、运行结果

Exercises.txt（题目数量：10，范围：10）是题目。
Answers.txt是答案。
Grade.txt是结果。

用生成的题目文件和答案文件做比对测试：

交换第3题和第4题的答案后，grade输出第3、4题错误，其余正确：

六、效能分析

由此可以看出：生成随机数random_fraction是最耗时的。

七、项目小结

杨富国：

经过这次项目，我深刻了解到一个设计文档的重要性，当对项目进行分析设计模块的大体框架后，代码实现的进度就快了许多，剩下的更多是模块功能的微调与测试。
第一次的结对项目更让我感受到了团队合作中分工与沟通的重要性，明确的分工让我们可以节省很多时间，也让我们感受到了团队合作中交流的重要性

李思柔：

这是我第一次与人合作完成一个项目，刚开始又有点不适应，但在一次次磨合中我们还是完成了这次结对项目，我意识到在团队工作中共同协作和沟通的重要性，也发现两个人想问题和做决策比一个人的效率要快得多。感谢我的搭档！是他帮助了我很多才完成这次结对项目，本人在此郑重鸣谢！