python四则运算

源代码已上传至Github,https://github.com/chaigee/arithmetic,中的python_ari.py文件

题目：

　　（1）能自动生成小学四则运算题目，并且不能出现负数；

　　（2）能支持真分数的四则运算；

思路：

　　（1）四则运算加减乘除，采用两个随机数，由于不能出现负数，则对两个随机数进行比较大小再进行减法运算，除法一向特殊，所以在随机数的取值范围中设置不包括0。

　　（2）真分数运算在pycharm中导入fractions库，其余类似。

from fractions import Fraction

实现过程：

　　设计三个函数：

　　　　def newint() 生成整数四则运算

　　　　def newfra() 生成真分数四则运算

　　　　def newtest() 生成制定指定数量的四则运算题目

　　函数关系：

　　　　newint()与newfra()为独立的函数，负责生成随机四则运算，newtest()则随机调用上述两个函数生成题目。详细描述请看下方代码说明

代码说明：

　　首先说明整数的四则运算，生成两个随机数并随机运算，在减法中比较大小防止出现负数，在除法中比较大小并循环取整除的随机数组合。最后输出算式并返回正确答案。

def newint():
    opr = ['＋', '－', '×', '÷']
    fh = random.randint(0, 3)
    n1 = random.randint(1, 20)
    n2 = random.randint(1, 20)
    rjg = 0
    if fh == 0:
        rjg = n1 + n2
    elif fh == 1:
        n1, n2 = max(n1, n2), min(n1, n2)
        rjg = n1 - n2
    elif fh == 2:
        rjg = n1 * n2
    elif fh == 3:
        n1, n2 = max(n1, n2), min(n1, n2)
        while n1 % n2 != 0:
            n1 = random.randint(1, 10)
            n2 = random.randint(1, 10)
            n1, n2 = max(n1, n2), min(n1, n2)
        rjg = int(n1 / n2)
    print(n1, opr[fh], n2, '= ', end='')
    return rjg

　　真分数四则运算类似。

def newfra():
    opr = ['＋', '－', '×', '÷']
    fh = random.randint(0, 3)
    t1 = random.randint(1, 10)
    t2 = random.randint(t1, 10)
    n1 = Fraction(t1, t2)
    t1 = random.randint(1, 10)
    t2 = random.randint(t1, 10)
    n2 = Fraction(t1, t2)
    rjg = 0
    if fh == 0:
        rjg = n1 + n2
    elif fh == 1:
        n1, n2 = max(n1, n2), min(n1, n2)
        rjg = n1 - n2
    elif fh == 2:
        rjg = n1 * n2
    elif fh == 3:
        n1, n2 = max(n1, n2), min(n1, n2)
        rjg = n1 / n2
    print(n1, opr[fh], n2, '= ', end='')
    return rjg

　　newtest()函数是要求用户输入一个整数来输出算式的数量，采用while循环随机生成整数或者真分数运算，将答案保存在rjg列表的同时输出算式直到算式数量达到要求。最后输出rjg列表即输出答案。

def newtest():
    opr = ['＋', '－', '×', '÷']
    print('输入题库所需要的题目数量')
    n=int(input())
    rjg=[]
    m=0
    while m<=(n-1):
        fh = random.randint(0, 4)
        if fh==0:
            print(m+1,end='、')
            rjg.append(newfra())
            print(' ')
        else:
            print(m+1,end='、')
            rjg.append(newint())
            print(' ')
        m=m+1
    m=0
    print('答案：')
    while m<=(n-1):
        print(m+1,'、',rjg[m])
        m=m+1

　　下列为主函数，第一个模式负责调用上述newint()、new函数，并获得函数返回值即算式答案，与用户输入值进行比较。第二个模式则是生成算式题目。

print('1、四则运算')
print('2、制作题库')
n=int(input())
if n==1:
    print('input "0000" to Quit')
    while True:
        fh = random.randint(0, 4)
        if fh == 0:
            rjg = newfra()
            jg = input()
            if jg == '0000':
                break;
            sr = Fraction(jg)
            if sr == rjg:
                print('right')
            else:
                print('error. the Tight answer is', rjg)
        else:
            rjg = newint()
            jg = input()
            if jg == '0000':
                break;
            sr = int(jg)
            if sr == rjg:
                print('right')
            else:
                print('error. the Tight answer is', rjg)
if n==2:
    newtest()

测试运行：

　　先测试运行第一个模式，如下图：

　　第二个模式，先输出20个算式数量：

　　输出1000个算式数量，运行完成且无报错，部分截图如下：

效能分析：

　　由于本人没有做过效能分析，在编写代码的时候尚未学习该功能，所以在修改程序的过程中没有相关记录。在改进完程序之后再进行学习效能分析才发现步骤错了，最终只能对改进后的程序直接进行分析，请谅解。本次分析采用软件pycharm内置的工具Profile，由于该工具是只对程序运行一次再输出这次运行的效能分析表格（具体功能尚未弄懂），所以根据本人程序，对newtest()函数输入10000的整数来输出10000个算式数量，结果如图（效能分析表格界面由Name、Call Count、Time(ms)、Own Time(ms) 4列组成。表头Name显示被调用的模块或者函数；Call Count显示被调用的次数；Time(ms)显示运行时间和时间百分比，时间单位为毫秒）：

PSP表格：

		预计耗时（分钟）	是实际耗时（分钟）
Planning	计划	10	10
Estimate	估计这个任务需要多少时间	/	/
Development	开发	120	240
Analysis	需求分析	5	10
Design Spec	生成设计文档	/	/
Design Review	设计复审（和同事审核设计文档）	/	/
Coding Standerd	代码规范（为目前的开发制定合适的规范）	/	/
Design	具体设计	5	10
Coding	具体编码	30	60
Code Review	代码复审	5	10
Text	测试（自测，修改代码，提交修改）	10	30
Reporting	报告	10	20
Text Report	测试报告	10	20
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	5	5
Sum	合计	215	420