四則運算-有解無憂

軟體工程第三周作業 —— 四則運算

1. 專案要求

1.1 要求闡述

生成小學四則運算題題目，結果不能為負數
支持真分數的四則運算

1.2 詳細要求【易知大學】

1.3 詳細代碼【GitHub】

2. PSP表格

PSP2.1	Personal Software Process Stages	預估耗時（分鐘）	實際耗時（分鐘）
Planning	計劃	15	25
Estimate	估計這個任務需要多少時間	15	25
Development	開發	247	395
Analysis	需求分析 (包括學習新技術)	30	45
Design Spec	生成設計檔案	30	30
Design Review	設計復審 (和同事審核設計檔案)	15	10
Coding Standard	代碼規范 (為目前的開發制定合適的規范)	12	10
Design	具體設計	30	35
Coding	具體編碼	60	180
Code Review	代碼復審	30	20
Test	測驗（自我測驗，修改代碼，提交修改）	40	65
Reporting	報告	85	60
Test Report	測驗報告	30	25
Size Measurement	計算作業量	30	10
Postmortem & Process Improvement Plan	事后總結, 并提出程序改進計劃	25	25
合計		347	480

3. 解題思路描述

　　將問題分解為兩部分：第一部分生成算式，第二部分計算算式的值，

3.1 第一部分

　　生成算式分為三個小步驟，

　　首先，使用亂數生成運算元與運算子，通過引數設定運算元與運算子的數量，再將其拼接為算式，如3×7+9÷3，

　　其次，在算式上插入括號，括號插在有乘除附近的加減子算式中，如3×(7+9)÷3，

　　最后，在算式的基礎上將其中的數字替換為分數，如果不想使用分數則跳過此步驟，

3.2 第二部分

　　計算算式的值，將算式轉為逆波蘭式，之后使用堆疊計算算式結果，結果保留分數形式，如7/2，

4. 設計實作程序

4.1 引數說明

　　創建OPT方法存盤相關引數，如運算元數值上限、運算元個數、使用的運算子種類、是否包含分數，

4.2 生成算式

　　使用GeneralFormular類生成算式的中綴運算式，其中包含8個方法，

	方法	說明
1	def catFormula(self, operand1, operator, operand2)	連接算式
2	def getRandomIntOperand(self)	回傳隨機整數運算元
3	def getRandomFractionOperand(self)	回傳隨機分數運算元
4	def getRandomOperator(self)	回傳隨機運算子
5	def getOriginFormular(self)	生成整數源算式
6	def insertBracket(self, formular)	插入括號
7	def replaceFraction(self, formular)	帶入分數
8	def solve(self)	整合生成算式的后綴運算式，帶括號

4.3 計算算式

　　使用ComputeFormular類計算算式，通過將中綴運算式轉為后綴運算式，使用堆疊計算結果，

	方法	說明
1	def getPostFormular(self, formular)	中綴運算式轉為后綴運算式
2	def calcFormular(self, formular)	計算算式的值
3	def solve(self, formular)	整合計算中綴運算式的值

5. 代碼示例

5.1 GeneralFormular.getOriginFormular()方法

def getOriginFormular(self):
        '''
        * 生成整數源算式

        * @return {str} 
        '''
        # 通過self.opt.oper_num控制運算元個數，回圈呼叫catFormula()方法構造算式
        tmp = self.getRandomIntOperand()
        for i in range(self.opt.oper_num-1):
            tmp = self.catFormula(tmp, self.getRandomOperator(), self.getRandomIntOperand())

        # 去掉'÷0'
        while(True):
            if '÷0' in tmp:
                tmp = tmp.replace('÷0', '÷'+str(self.getRandomIntOperand()))
            else:
                break

        return tmp

5.2 GeneralFormular.insertBracket()方法

def insertBracket(self, formular):
        '''
         * 插入括號

         * @param formular {str} 源算式

         * @return {str} 
        '''
        # print(formular)

        # 若只包含+號 或 只有兩個運算元 則不用加括號
        if self.opt.oper_variety <= 2 or self.opt.oper_num == 2:
            return formular
        # 若不包含×÷ 則不用加括號
        if '×' not in formular and '÷' not in formular:
            return formular
        
        # 運算元串列
        operand_list = re.split("[-|+|×|÷]", formular)
        # 運算子串列
        operator_list = re.split("[!0-9]", formular)
        # 去掉空字符
        while '' in operator_list:
            operator_list.remove('')
        # print(operand_list, operator_list)

        # 存盤添加括號的算式
        new_formular = ""
        
        # flag表示是否已存在左括號，作用在于構造出一對括號
        flag = 0

        # 添加括號
        for i in range(len(operator_list)):
            oper = operator_list.pop(0)
            # 若下一個符號為 + or - , 則插入括號
            if oper == '-' or oper == '+':
                if flag == 0:
                    new_formular += "("
                    flag = 1
                new_formular += (str(operand_list.pop(0)) + str(oper))
            else:
                new_formular += str(operand_list.pop(0))

                if flag == 1:
                    new_formular += ")"
                    flag = 0
                
                new_formular += str(oper)
            # print(operand_list, operator_list, new_formular)
        
        new_formular += str(operand_list.pop(0))
        if flag == 1:
            new_formular += ")"
        
        return new_formular