四则运算2.1升级版（python）
源代码已上传至：https://github.com/lkx1237/-2.1/new/master
PSP
| PSP2.1 |
Personal Software Process Stage |
预估时间（分钟） |
实际耗时（分钟） |
| Planning |
计划 |
10 |
10 |
| Estimate |
估计这个任务需要多少时间 |
1440 |
920 |
| Development |
开发 |
700 |
200 |
| Analysis |
需求分析（包括学习新技术） |
180 |
240 |
| Design Spec |
生成设计文档 |
5 |
5 |
| Design Review |
设计复审 |
10 |
15 |
| Coding Standard |
代码规范 |
5 |
5 |
| Design |
具体设计 |
40 |
60 |
| Coding |
具体编码 |
300 |
380 |
| Code Review |
代码复审 |
30 |
30 |
| Test |
测试（自我测试，修改代码，提交修改） |
30 |
30 |
| Reporting |
报告 |
120 |
120 |
| Test Report |
测试＋博客 |
120 |
120 |
| Size Mearsurement |
计算工作量 |
10 |
10 |
| Postmortem&Process Improvement Plan |
事后总结，并提出过程改进计划 |
40 |
50 |
| 合计 |
3040 |
2195 |
题目要求：
1.能自动生成小学四则运算题目
2.除了整数外，还要支持真分数的四则运算
3.除了以上的基本需求，还有
4.生成的算式长度随机
5.能处理分数的运算，结果能用分数(字符串类型)表示出来，能与用户输入相对应
解题思路：
1.定义一个函数用于随机生成随机长度的算式
2.把字符串型的算式转换为逆波兰式(RPN，也称后缀表达式)
3.再把后缀表达式利用栈结构计算出结果
4.最后再与用户的输入做比较
重点难点：
1.分数的表示与计算
2.后缀表达式的生成和计算
3.结果为负数的情况
具体程序设计:
成员变量
| 成员名 |
类型 |
功能 |
| op |
list |
存放运算符 |
| quest |
str |
存放算式 |
| lens |
int |
2到9的随机长度 |
| teop |
str |
存放当前运算符 |
| tstr |
str |
存放当前算式 |
| tint |
int |
存放当前运算数 |
成员函数
| 函数名 |
输入 |
输出 |
依赖函数 |
功能 |
| get_string |
冇 |
字符串 |
冇 |
随机生成一个算式 |
| get_ans |
str |
返回布尔类型 |
get_string |
将用户输入与正确答案比较 |
| to_rpn |
str |
返回后缀表达式 |
get_ans |
将随机生成的算式转换为RPN |
| this_bigger |
str,str |
返回布尔表达式 |
冇啊 |
比较两个运算符的优先级 |
| slove_rpn |
str |
返回计算结果 |
get_ans |
将后缀表达式计算出来 |
核心代码：
随机生成一个算式
def get_string(self): self.lens = random.randint(2, 9) self.teop = '' self.tstr = [] for i in range(self.lens): if self.teop == '÷': self.tint = random.randint(1, 8) self.teop = random.choice(self.op) elif self.teop == '/': self.tint = random.randint(self.tint+1, 9) self.teop = random.choice(self.op[:-1]) else: self.tint = random.randint(0, 8) self.teop = random.choice(self.op) self.tstr.append(str(self.tint)) self.tstr.append(self.teop) self.tstr[-1] = '=' self.tstr = ''.join(self.tstr) self.quest = self.tstr return self.tstr def get_ans(self, quest): rpn = self.to_rpn(quest[:-1]) the_ans = self.slove_rpn(rpn) print('问题如下:', self.quest) my_ans = input() print('结果为', str(the_ans)) if str(the_ans) == my_ans : print('right!') return True else: print('wrong...') return False
#将随机生成转换为RPN
def to_rpn(self, ques): #Reverse Polish notation self.stack = [] s = '' for x in ques: if x != '+' and x != '-' and x != '×' and x != '÷' and x != '/': s += x #若为数字，直接输出 else: # 若为运算符，进栈 if not self.stack: #栈空 self.stack.append(x) else: if self.this_bigger(x, self.stack[-1]): #运算级高于栈顶元素 self.stack.append(x) #直接进栈 else: while self.stack: if self.this_bigger(x, self.stack[-1]): break s += self.stack.pop() self.stack.append(x) while self.stack: s += self.stack.pop() # print('在to_rpn函数中，rpn：',s) return s
将后续表达式计算出来
def slove_rpn(self, rpn): #print('进入slove_rpn函数：') self.stack1 = [] #用于保存运算数 for x in rpn: if x != '+' and x != '-' and x != '×' and x != '÷' and x != '/': self.stack1.append(int(x)) elif x == '+': second = self.stack1.pop() first = self.stack1.pop() self.stack1.append(first + second) elif x == '-': second = self.stack1.pop() first = self.stack1.pop() self.stack1.append(first - second) elif x == '×': second = self.stack1.pop() first = self.stack1.pop() self.stack1.append(first * second) elif x == '÷': second = self.stack1.pop() first = self.stack1.pop() self.stack1.append(Fraction(first, second)) elif x == '/': second = self.stack1.pop() first = self.stack1.pop() self.stack1.append(Fraction(first, second)) resault = self.stack1[0] if resault >= 0: #print('--------------题结束----------------') return resault elif resault < 0: #print('结果为负数!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!') s = self.get_string() rpn = self.to_rpn(s[:-1]) return self.slove_rpn(rpn)
运行效果：
效能分析：
用profiler进行效能分析：
import profile
if __name__=="__main__":
profile.run("main()")
效能分析结果如下 ：
运行次数为100次，所用时间长度为0.438s
2.1版四则运算总结：
2.1版与2.0版相比，从功能上2.1版可以进行带括号的综合运算，而2.0版只能进行两位数字的简单综合运算，优化了程序运行速度.