四则运算项目
四则运算器实现
| 这个作业属于哪个课程 | 软件工程 |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | 四则运算 |
| 这个作业的目标 | 总结成败得失，分享经验，总结教训 |
你可以在GitHub上找到本项目并下载所有的算法和查看日志
计划
第二次使用PSP方法进行软件实现，本次编程吸取上一次的经验，在实现一个模块，立即生成测试文件对模块进行测试，可以降低后期bug修改成本
开发
需求分析
功能需求：用户需要一个四则运算生成器
开发环境：Python3环境下进行开发
产品功能：可以使用-n来控制题目生成个数
-r可以控制数值范围
可以对比题目与答案对错
开发须知：生成的题目中计算过程不能产生负数
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
每道题目中出现的运算符个数不超过3个
程序一次运行生成的题目不能重复
特色说明
项目基本实现了所有要求
1.其中真分数和假分数的实现及其复杂，我能查到的方法也只是在每次计算把假分数转换为真分数的表示，在打印的时候又转换回去
2.实现了简单的UI界面，这部分花了不少时间学习如何使用tkinter库
3.实现了对比器和生成器的功能，只是简单调用了之前实现的逻辑
4.使用中文除号代替了英文除号，这使得每次运算都要转换回去
5.可以支持生成10000及以上的题目数量
6.还可以自定义范围（可以不指定默认为10）
7.在异常操作后都会有弹窗提醒用户
接口设计
考虑到需求主要有两个：生成随机四则运算和对比题目与答案
此处仅给出接口大致使用，具体代码和难点分析请查看另一个手册
生成器接口设计
1.用于传入范围随之生成随机数
generate_number(min_num, max_num)：
2.通过接受题目数量和范围，调用随机数生成函数来进一步生成表达式
generate_exercises(num_exercises, min_num, max_num):
3.对传入的表达式字符串进行转换计算得到答案，从而把表达式和答案都写入文件中
write_to_files(exercises):
对比器接口设计
1.将假分数的形式转换为普通分数的形式
convert_mixed_fraction(fraction):
2.将表达式中的每个操作数都转换为普通分数的形式
convert_mixed_fraction_in_expression(expression):
3.对比函数主实现，具体逻辑参考另一个手册
compare_answers(exercise_file, answer_file, output_file):
UI设计
尝试以图形化替代命令行
第一部分：生成器的设计
主体函数
open_generator():用于构建一个图形化界面，并且实现生成器的调用
go_back():用户按下返回按钮可以实现返回主界面操作
display_answers_and_notify():实现了将答案文件读取并打印在图形化界面的操作
generate_and_display_exercises():实现了对表达式文件读取并打印的操作
第二部分：对比器的设计
主题函数
open_comparator():用于构建一个图形化界面，用于对比器的调用
go_back():用户按下返回按钮可以实现返回主界面操作
run_comparator():使得用户能通过OS的操作选择输入的文件，省去了对绝对或相对路径的转换判断
open_file_dialog():会被run_comparator()函数调用来处理选择的文件路径，便于对比
测试运行
仅仅针对图形化之前进行测试，图形化测试没有意义，此处仅给出一个测试代码
其他测试可以在手册中找到
这个测试是针对compare函数中用于处理真分数与假分数的两个函数，其对compare函数有很大影响
import unittest
from compare import convert_mixed_fraction, convert_mixed_fraction_in_expression
class TestConversionFunctions(unittest.TestCase):
def test_convert_mixed_fraction(self):
self.assertEqual(convert_mixed_fraction("1’1/2"), "(1 + 1/2)")
self.assertEqual(convert_mixed_fraction("2"), "2")
def test_convert_mixed_fraction_in_expression(self):
self.assertEqual(convert_mixed_fraction_in_expression("1’1/2 + 2"), "(1 + 1/2) + 2")
self.assertEqual(convert_mixed_fraction_in_expression("2 - 1’1/2"), "2 - (1 + 1/2)")
if __name__ == '__main__':
unittest.main()
结果如下：
效能分析
这个部分很难做，我一开始考虑如何将两个UI放在两个文件中，再在主文件中调用，我发现这样做使得主文件调用附文件，附文件再调用主文件，这样会产生巨大延长以及无法啊正常显示UI的bug，于是我将UI的实现都放入一个文件中
更改前
两个文件储存两个UI，之后在一个文件中调用使得UI出现问题即无法正常返回主界面
更改后
给出函数耗费时间
可见主函数使用时间最长
给出函数调用图
这次项目各处运行很快，便没有使用模块测试耗费时间和优化运行效率
PSP表
| *PSP2.1* | *Personal Software Process Stages* | *预估耗时（分钟）* | *实际耗时（分钟）* |
|---|---|---|---|
| Planning | 计划 | 60 | 30 |
| · Estimate | · 估计这个任务需要多少时间 | 160 | 140 |
| Development | 开发 | 500 | 360 |
| · Analysis | · 需求分析 (包括学习新技术) | 200 | 300 |
| · Design Spec | · 生成设计文档 | 60 | 60 |
| · Design Review | · 设计复审 | 20 | 30 |
| · Coding Standard | · 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 5 | 5 |
| · Design | · 具体设计 | 60 | 80 |
| · Coding | · 具体编码 | 200 | 150 |
| · Code Review | · 代码复审 | 60 | 30 |
| · Test | · 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 120 | 160 |
| Reporting | 报告 | 60 | 40 |
| · Test Repor | · 测试报告 | 20 | 15 |
| · Size Measurement | · 计算工作量 | 5 | 5 |
| · Postmortem & Process Improvement Plan | · 事后总结, 并提出过程改进计划 | 30 | 10 |
| · 合计 | 1560 | 1415 |
