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效能分析

改进性能花费时间

7h

性能图

改进思路

首先是对于生成重复题目的算法，原先的思路是检测两个题目的运算符数量，位置，算式中数字组成相同去判断是否重复，但这样会出现一些式子实际重复但检测出来没重复，所以在此检测基础上，通过先寻找两个式子中最后一步运算，得到两个新式子——包含2个数与最后运算符号，如果式子一模一样，继续判断，将原式子以最后运算符位置拆成两个式子，再判断对应边新生成的式子是否一致（即两原式子对于最后符号的左侧一致，右侧也一致），直到新的式子是单个数，特别的，在拆分时，若当前运算为加法或乘法，需考虑交换的情况，即左侧的等于右侧，右侧等于左侧的情况

消耗最大函数

genarate_exerises #生成题目

改进后的性能图

设计实现过程

模块

• 生成算式模块
• 计算正确答案模块
• 检测重复答案模块
• 判定答案对错模块

函数

• def getNumber(maxNum):
  随机生成整数或分数
• def getOperator(count):
  生成指定数量的运算符列表
• def getNoBracketFormula(parameter_list, operator_list):
  生成不带括号的算式
• def getBracketFormula(parameter_list, operator_list):
  生成带括号的算式
• def getrandomFormula(maxNum):
  随机生成算式
• def replace_mixed_numbers(input_string):
  将算式中的带分数替换为假分数
• def infix_to_postfix(expression):
  中缀表达式转换为后缀表达式
• def evaluate_postfix(postfix_expression):
  计算后缀表达式的值
• def evaluate_expression(expr):
  计算表达式的值
• def improper_to_mixed(improper_fraction):
  假分数化为带分数
• def duplicate_check(expr,exercises):
  重复检验
• def generate_exercises(num,range):
  生成题目并保存到文件
• def grade_exercises(exercise_file, answer_file):
  判定答案的正确性并统计结果
• def check(formula,formula_past):
  进行算式的查重
• def isOperator(element):
  判断是否是运算符
• def calculate( num1, num2, op ):
  计算两数运算结果
• processeNumber( num ):
  把带分数变假分数
• def comp(comp1,count):
  比较最后一次运算式子是否相同
• def knowproxy(low):
  判断符号的优先级
• def processeFormula( formula ):
  将算式分割存入list

关系

先生成算式，再计算式子，把式子与答案分别写入对应文件。

• 在随机生成算式模块中：主程序调用getrandomFormula ，它调用getOperator 随机生成运算符数量和符号和getNumber随机生成数字，再调用getNoBracketFormula
  getBracketFormula生成带括号或者不带括号的算式
• 在计算模块中：evaluate_expression计算算式结果，其调用infix_to_postfix
• 把算式转为后缀表达式，replace_mixed_numbers把带分数变假分数，evaluate_postfix
• 计算后缀表达式值，前一个调用duplicate_postfix详细每个步骤，最后evaluate_expression可调用improper_to_mixed把答案变带分数，
• 查重模块：如果生成的算式结果与之前的一致，则调用check进行查重，其先调用processeFormula 与isOperator进行运算符与数字拆分，再调用comp进行最后算式比较，其利用calculate计算两数结果，processeNumber将带分数转为假分数，knowproxy确定优先级来计算
• 判定答案对错模块：evaluate_expression对题目计算正确答案，再与answerfile.txt中传入的答案进行对比判定
• 写入文件模块：generate_exercises进行文件的写入
• 统计结果模块：grade_exercises进行问题与答案的统计，以及答案检查，并把结果写入文件
• 关键函数：getrandomFormula 与 evaluate_expression

流程图

• 随机生成算式算法流程图
  
• 计算算式结果算法流程图
  

代码说明

关键代码

思路

对于四则运算的算式生成，通过生成运算符再生成对应数量数字，穿插合并，再随机生成带括号和不带括号的式子。计算则是把式子先用栈把式子变为后缀表达式，再利用栈一步步运算式子，通过后缀表达式计算得到最后结果。

测试运行

测试用例

• python Myapp.py -n 10 -r 10
  
• python Myapp.py -e Exercises.txt -a Answers_test.txt
  
  结果：Grade.txt
  

为什么你能确定你的程序是正确的

• 保证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：
  
  
  一旦出现计算过程中出现减数大于被减数的情况，结果置为-1，生成的算式作废
• 保证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：
  
  
  如果算式的结果是假分数，则化为带分数
• 保证每道题目中出现的运算符个数不超过3个：
  在生成随机算式时，仅生成1~3个运算符
• 保证程序一次运行生成的题目不能重复
  

项目小结

首先是比较好的完成了代码的实现，把基本要求都实现了，部分代码的写作上有些 繁琐复杂，有改进的空间，而且由于两个人编写，有些代码难免会有重复，这是由于我们分工没有明确导致的，还有就是队友是第一次用Python编写所以会有些生疏，本次合作最大感受就是合作确实使项目工作量减少很多，但是一些分歧，和由于代码书写习惯不同的原因，使得合并代码与分析代码的速度慢了很多，当然，本次闪光点就是一起想出查重思路，以及利用合理编排，分工项目进行整合的连接比较有思路，有错误又能较清晰的修改。