实现一个自动生成小学四则运算题目的命令行程序

1.github地址：https://github.com/foolishkylin/practice/tree/master/SimpleCompute

2.PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（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	10	10
Development	开发	500	450
·Analysis	·需求分析（包括学习新技术）	60	70
·Design Spec	·生成设计文档	10	10
·Design Review	·设计复审（和同事审核设计文档）	10	10
·Coding Standard	·代码规范（为目前的开发设计合适的代码规范）	10	10
·Design	·具体设计	50	30
·Coding	·具体编码	310	260
·Code Review	·代码复审	20	20
·Tset	·测试（自我测试，修改代码，提交修改）	30	40
Reporting	报告	90	80
·Test Report	·测试报告	30	30
·Size Measurement	·计算工作量	30	30
· Postmortem & Process Improvement Plan	·事后总结，并提出过程修改计划	30	20
合计		600	540

3.需求分析

对题目分析可知，这次的作业是一个拓展分数的计算器，并且附加一些限制条件。

作业的核心部分是计数器，这部分可以经由数据结构-栈来实现，具体的思路和实现方法比较复杂，网上也有比较多的教程，此处不表。

而分数的部分，我们大致有三种思路，一种是把分数转化为小数进行计算，然后再输出结果为分数，这种思路要注意计算机本身的浮点数误差，要设法解决这个问题；二是在计算过程中，把运算数转化为同一分母下的分数进行运算，这种思路需要自己设计分数的结构，具体实现在网上已有许多参考资料；三是调用分数计算库，由于我们不重复造轮子，故采用了第三种思路。

对于附加条件部分：

- 计算过程中不能产生分数：在计算器运算过程中，遇到负数就退出；
- 结果为真分数：由于生成题目中的分数需处理为真分数，所以这里对结果进行相同的处理即可；
- 运算符不超过3个：我们通过限制运算数不超过4个来实现；
- 题目不能重复：这部分内容比较复杂，我们通过控制答案不重复来实现。

4.设计思路

拿到问题后，将问题切割成一个个微小的单元（运算数、运算符），再对单元进行处理（分数化），最后把单元再组合成格式化的表达式，交给表达式计算函数进行运算。

5.项目设计图

6.代码

此处仅列出关键的分数转化代码，更多代码请移步GitHub浏览。

def compute_equation(equation):
    """

    :param equation: the str of equation such as '1 + 2 ='
    :return: the answer of equation in str fomat
    """
    lequation = equation.split(' ')
    for it in range(len(lequation)):
        # fomat the equation to eval()
        etype = elem_type_judge(lequation[it])
        if etype is 'f':
            if '`' in lequation[it]:
                tnum, frac = lequation[it].split('`')
                lequation[it]= '({} + fractions.Fraction(\'{}\'))'.format(tnum, frac) # 将假分数转化为真分数
            else:
                lequation[it] = 'fractions.Fraction(\'{}\')'.format(lequation[it])
        if etype is 'n':
            # 把自然数转化为分数
            lequation[it] = 'fractions.Fraction(\'{}\')'.format(lequation[it])
        elif etype is 'o': 
            if lequation[it] is '÷':
                lequation[it] = '/'
            if lequation[it] is '×':
                lequation[it] = '*'
        elif etype is 'e':
            lequation[it] = ''
    fequation = ''.join(lequation)
    try:
        result = eval(fequation) # 调用计算函数
        if result < 0:
            return '-1'
        else:
            return FfractoTfrac(result) # 将结果转化为真分数
    except ValueError: 
        print('the equation is wrong')
        return -1

7.回归测试

（1）测试思路是随机生成问题，我们随机取样进行人工校对。

1`3/10 × 5 + 1 + 3`1/5 = 10`7/10
2`4/5 × 5 - 3`2/5 - 6 = 4`3/5
2`3/5 ÷ 2`1/10 × 5 + 7 = 13`4/21
1 + 2`2/5 = 3`2/5
1`1/2 × 8 - 3`1/2 - 4 = 4`1/2
1 + 7/10 = 1`7/10
2 + 6 + 3`2/5 + 1`1/5 = 12`3/5
1 + 3`3/10 = 4`3/10
9 + 1`3/10 = 10`3/10
5 + 1`1/5 = 6`1/5

以上是随机抽取的10个问题，不难看出都是正确的。

（2）生成问题时的覆盖率：75%