作業要求參見：https://edu.cnblogs.com/campus/nenu/2020Fall/homework/11245

結對物件：蔣慧

說明：程式語言 python 程式設計工具 pycharm

要求1


(1) 給出每個功能的重點、難點、程式設計收穫。

功能1. 四則運算

支援出題4個數的四則運算題目，所有題目要求作者有能力正確回答 (提示:1/3 != 0.33333333333333333333333333333333，而是無限長)。為了快出成果，你快速造個控制檯的版本，包括以後改版成更優秀介面的核心功能，並考慮到擴充套件。

> f4

1+2*3+4=

?11

答對啦，你真是個天才!

1+2*3+5=

?11

再想想吧，答案似乎是12喔!

1+2/4-5=

?-3.5

答對啦，你真是個天才!

...(一共20道題)

你一共答對4道題，共20道題。

功能1重點：生成表示式、表示式計算、輸入結果的判斷及處理、按型別（整數、浮點數、帶分數）顯示正確結果形式、滿足格式要求。

功能1難點：按型別（整數、浮點數、帶分數）顯示正確結果形式。

執行截圖：

重要程式碼片段：

將每個表示式的輸入結果與正確結果比較，並給出相應的提示資訊。

ret = []  # 存放表示式
for i in range(20):
    ret.append(expression())
n = 0
for f1 in ret:
    
 
print(f1+'=')
    print('?', end="")
    result = Fraction(eval(input())).limit_denominator()  # 輸入的值轉分數
    answer = Fraction(eval(f1)).limit_denominator()   # eval()計算表示式的值並轉分數
    if result == answer:
        n += 1
        print('答對啦，你真是個天才!')
    else:
        print('再想想吧，答案似乎是{}喔!'.format(dealAnswer(answer)))
 
print('你一共答對%d道題，共20道題。' % n)

輸出正確結果的函式：dealAnswer()

def dealAnswer(fraction):
    n1 = fraction.numerator
    n2 = fraction.denominator
    if len(str(float(fraction))) > 15:  # 如果正確結果無限，則以帶分數形式輸出
        sub = int(n1 / n2)
        n1 = n1 % n2
        if sub == 0:
            return '%d/%d' % (n1, n2)  # 如果帶分數的sub部分為0，則不輸出這部分
        else:
            return '%d %d/%d' % (sub, n1, n2)
    elif n2 == 1:  # 結果是整數,原樣輸出
        return n1
    else:
        return float(fraction)  # 結果是有限小數,原樣輸出

生成表示式函式：expression()

# 生成表示式
def expression():
    op = ['+', '-', '*', '/']
    num1 = random.randint(1, 10)
    num2 = random.randint(1, 10)
    num3 = random.randint(1, 10)
    num4 = random.randint(1, 10)
    op1 = random.choice(op)
    op2 = random.choice(op)
    op3 = random.choice(op)
    formula = str(num1) + str(op1) + str(num2) + str(op2) + str(num3) + str(op3) + str(num4)
    return formula

程式設計收穫：

1.eval()其中一個功能是可以計算表示式的值。

2.Fraction(eval(f1)).limit_denominator() 將表示式f1的值轉為分數。

3.str.format格式化輸出字串的函式(str.format)，基本語法是通過{}和：代替以前的%。

4.fraction.numerator取分數的分子，fraction.denominator取分數的分母。

5.if len(str(float(fraction))) > 15: 表示式結果是無限小數，則用帶分數形式輸出正確結果。

6.需要通過不斷測試去發現問題，解決問題。

7.兩個人合作程式設計思路會比較多，解決問題也比較快。

功能2. 支援括號

老師看了你的表演，大大讚賞了你。然後她說，"你的題庫裡怎麼都是沒有括號的題呢，我記得你當初括號就掌握得不好啊。"你的臉紅了，對老師說，"給我2個小時時間，我給你一個新版本，有括號的。"

你拿出筆記本，偷偷微信你們《構建之法》班的學霸，她說肯定能行，但是細節訊號不好你聽不清，只捕捉到隱約幾個詞"逆波蘭""字尾表示式""堆疊""我看好你""資料結構"。

兩小時後，在老師面前你在控制檯下輸入f4，然後回車。

> f4

1+2*(3+4)=

?15

答對啦，你真是個天才!

(1+2)*3+5=

?11

再想想吧，答案似乎是14喔!

((1/2)-4)*5=

?-17.5

答對啦，你真是個天才!

...(一共20道題)

你一共答對4道題，共20道題。

功能2重點：考慮括號可新增位置、如何表示是否生成括號、成對出現情況。

功能2難點：括號成對出現情況

執行截圖：

重要程式碼片段：

括號生成：

    bra = ['(', '', ')']  
    # 0:生成左括號 1：不生成括號 2：生成右括號
    left1 = random.randint(0, 1)
    left2 = random.randint(0, 1)
    left3 = random.randint(0, 1)
    right1 = random.randint(1, 2)
    right2 = random.randint(1, 2)
    right3 = random.randint(1, 2)
    if left1 == 0:          
        left2 = 1
        left3 = 1
        if right1 == 2:
            right2 = 1
            right3 = 1
        else:
            right2 = 2
            right3 = 1
    else:
        if left2 == 0:
            left3 = 1
            right1 = 1
            if right2 == 2:
                right3 = 1
            else:
                right3 = 2
        else:
            left3 = 0
            right1 = 1
            right2 = 1
            right3 = 2

程式設計收穫：

1.用隨機數字代表括號是否產生（1不產生，0/2產生）以及產生括號的位置（0產生左括號，2產生右括號），比較方便。

2.程式碼實現中沒有用題目中提到的"逆波蘭""字尾表示式""堆疊"解決括號匹配問題，而是用if else分情況討論的。

功能3. 限定題目數量，"精美"列印輸出，避免重複

"就這點兒題，像你當年做得那麼快，一會兒就完成啦!"老師說，"另外，我想打印出來，上課也不能帶臺機器。又另外，你把答案也打出來唄，我把答案剪掉，題目給學生做。"

一看需求這麼多，你生怕她會說，"這都是很簡單的功能，你一定能完成吧"。你知道如果承諾今晚，明早交工的時候她一定想出了更多可怕的需求，你趕緊說，"老師我現在就做。"

你忘記怎麼呼叫印表機了，就把答案與題目橫向對齊，輸出在檔案的右邊。告訴老師txt檔案可以用WORD開啟，也能列印。她滿意而意味深長地笑了，表示同意。

你輸入命令執行的時候，腦袋比手指頭還疼。

>f4 -c 3

1+2*(3+4)= 15

(1+2)*3+5= 14

((1/2)-4)*5= 17.5

你指著螢幕對老師說，">"是提示符，實際執行時可能是"C:\Users\Young>"，"f4"是程式的名字，它真正的名字是"f4.exe"，"-c 3"是命令列引數。按下回車，此時程式開始執行。"-c"這個引數後面輸入多少，就生成多少題目。老師輸入

>f4 -c -200

題目數量必須是 正整數。

>f4 -c 3.5

題目數量必須是 正整數。

>f4 -c test

題目數量必須是 正整數。

老師欣慰的笑了。你怔怔地看著她，心下懷疑她真的是教初中數學的那位麼。

老師在你的指導下試用了一下，打印出來的題目堪稱精美。老師讓你做一次試試看能得多少分。你不敢借口四則運算忘光了，只好提起笑來開始答。剛做一半，你發現有幾道題目是相同的，心中暗罵隨機數不靠譜。又有幾道雖然不完全相同，但是可以通過交換律、結合律、分配律變換為同一道題。比如

1*2+3*2

2*(1+3)+0

功能3重點：如何通過命令列輸入引數（-c和限定表示式個數num）、判斷輸入引數num是否正整數、表示式結果輸出格式控制、判斷表示式是否重複、將表示式及答案寫入檔案。

功能3難點：判斷表示式是否重複

執行截圖：

通過命令列輸入引數並顯示錶達式和答案截圖：

通過命令列輸入的題目數量不是正整數截圖：

通過命令列輸入引數並將表示式和答案寫入檔案截圖：

重要程式碼片段：

通過命令列輸引數並判斷題目數量是否正整數：

def main(argv):
    if sys.argv[1] == "-c":
        if sys.argv[2].isnumeric():  # str.isnumeric()判斷是否只有數字
            expToFile(int(sys.argv[2]))
        else:
            print("題目數量必須是 正整數。")
    else:
        sys.exit()

在控制檯輸出限定表示式和答案：

    for f1 in ret:
        answer = Fraction(eval(f1)).limit_denominator()  # eval()計算表示式的值並轉分數
        print('%-15s%-15s' % (f1+'=', dealAnswer(answer)))

將限定表示式和答案寫入檔案：

    n = 0
    for f1 in ret:
        n = n+1
        if n == 1:
            if os.path.exists("題目輸出.txt"):
                os.remove("題目輸出.txt")
        answer = Fraction(eval(f1)).limit_denominator()  # eval()計算表示式的值並轉分數
        formula = f1 + '=' + "\t\t" + str(dealAnswer(answer))  # 將表示式、空格、答案連線
        writeFile(formula)

def writeFile(formula):
    with open("題目輸出.txt", 'a+') as file:
        file.write(formula)
        file.write('\n')
        return
    print("檔案寫入失敗!")

程式設計收穫：

1.通過命令列傳引數可以用Python 提供的getopt 模組，而我們用的是sys 的 sys.argv。sys.argv 是命令列引數列表，len(sys.argv) 是命令列引數個數，sys.argv[0] 表示指令碼名是第一個引數，sys.argv[1]是第二個引數，sys.argv[2]是第三個引數。需要注意命令列輸入的引數是字串型別，如果是數字需轉int型。

2.對傳入的引數判斷是否是正整數，可以採用str.isnumeric()判斷是否只有數字。

3.通過調整'%-15s%-15s'中的數值來調整在控制檯輸出的表示式和答案之間的距離。

4.將表示式和答案寫入檔案：題目輸出.txt，每次執行命令生成第一個表示式後如果檔案存在，則移除，新建，寫入。

5.關於表示式重複問題，雖然我們還沒有進行編碼實現，但是有進行探討、考慮解題思路。首先，在題目的解讀上最開始有一些疑問，在作業要求中關於表示式重複問題給出了一個例子，1*2+3*2和2*(1+3)+0這兩個式子是屬於重複題，但是我和蔣慧同學認為不是重複題，因為要求中提到能將表示式通過交換律、結合律、分配律轉變為同一題的是重複題。接著我們查閱了加法、乘法交換律及結合律，乘法分配律，發現第二個式子有+0還涉及到計算問題，後來猜想可能是因為題目是要求四個數的四則運算，在保證結果一致的情況下才加0的，只有0比較特殊。將猜想、疑問向老師、師兄請教之後，終於解開疑問，是因為面向的使用者是“小學生”，所以加0和乘0認為是重複的。其次，是思路上，通過查閱資料，總結了一個思路大致如下：生成表示式1——轉為逆波蘭式——存入列表list1——（遍歷列表並規範化）形成規範化的二叉樹——將規範後的二叉樹轉為逆波蘭形式字串——存入列表list2，表示式2同理，但在存入列表list2之前先和此列表中的所有元素比較，如果列表list2已有，則捨棄此表示式，如果列表list2沒有，則加入列表。

(2)結對程式設計的體會

通過和蔣慧同學結對程式設計，認識到了結對程式設計有很多好處，比如兩個人結對程式設計會產生更多的思路，不會侷限在某一方面。遇到問題時，兩個人可以一起討論，一起解決，在程式設計的過程中也充分認識到了合作的重要性。總的來說，結對程式設計相比兩個人獨立程式設計會更節省時間，效率更高。另外，通過結對程式設計我和蔣慧同學相比之前也更加默契。

(3)至少5項在編碼、爭論、複審等活動中花費時間較長，給你較大收穫的事件。(10分)

第一，在功能3的表示式重複問題上花費時間比較多。從討論、理解題目，到查閱資料、和同學交流之後有了一些思路，雖然還未實現程式設計，但收穫很多，之後也會嘗試程式設計實現，不斷完善思路。

第二，在編碼實現各個功能過程中，格式控制也花費了較多的時間。最開始不滿足要求，然後會根據需求編寫、修改程式碼，進行除錯執行，再發現問題，查閱資料，解決問題，最後確定最終程式碼，滿足格式要求。

第三，在初次編寫完3個功能後，有對程式碼進行復審，這一項花費時間比較多。初次編寫各個功能的過程中，存在一些未解決的問題或者不符合功能要求的問題。複審程式碼是非常必要的，複審程式碼主要是為了完善每個功能程式碼並整理、確定每個功能的最終程式碼，另外還要儘可能的加上詳細的程式碼註釋，方便讀者理解程式碼。在複審的過程中還可能會發現一些bug、漏銅等 ，可以有效減少程式碼錯誤、縮排等格式問題，從而更滿足功能要求。

第四，編碼過程中查閱Python基本語法這部分也佔用了不少時間。由於對Python語言的不熟悉，尤其是Python中的一些函式、方法的使用，導致需要花費一定時間去查閱並應用。一方面可以對自己已掌握的函式、方法有更深、更全的理解，另一方面，完善自己的函式庫。在這個過程中，發現自己對於一些函數出現了記憶偏差問題，導致給編碼實現帶來了一定的困難。所以對已經用過、學過的語法要不斷去鞏固，加深記憶。

第五，在編碼過程中，通過命令列傳引數在前兩週的作業中已經涉及過，但是在編寫功能3的過程中，還是不能很快地編寫實現，邏輯上認為沒問題，實踐中會出現意向不到的問題。認識到程式碼放到具體問題中，還是需要進行調整，甚至是細微的，通過不斷除錯去解決問題。

要求2給出結對開發的截圖證據，要求截圖能夠證明你們是在結對程式設計。 (5分)

要求3使用coding.net做版本控制。checkin 前要求清理 臨時檔案、可執行程式，通常執行 build-clean可以達到效果。（25分）

雖然只有5分，但此題如果做錯，因為教師得不到你的程式碼，所以會導致“功能實現”為負分。
程式碼要求在 coding.net 做版本控制。要求push&pull時使用git客戶端，不允許使用web頁面。
要求頻繁checkin。要求在PSP中記錄的每次離開鍵盤30分鐘以上，需要checkin。如果你持續長達4小時不離開鍵盤，教師要求展示此項能力。量化的可考核的指標要求: 每個功能，要求有4次以上 checkin，展示(1)逐步實現功能和(2)修復bug時的過程; 每次checkin都要求可以成功編譯。
推薦git客戶端tortoisgit。
推薦先pull [https://github.com/weijunying2019102969/novelsfortest.git]，裡面有測試用例。

coding.net程式碼地址：https://e.coding.net/zhangwenyan1/Arithmetic/arithmetic.git

未完成