四則運算專案

Slave-TTk發表於2024-03-26

四則運算器實現

這個作業屬於哪個課程 軟體工程
這個作業要求在哪裡 四則運算
這個作業的目標 總結成敗得失，分享經驗，總結教訓

你可以在GitHub上找到本專案並下載所有的演算法和檢視日誌

Slave

使用手冊

計劃

第二次使用PSP方法進行軟體實現，本次程式設計吸取上一次的經驗，在實現一個模組，立即生成測試檔案對模組進行測試，可以降低後期bug修改成本

開發

需求分析

功能需求：使用者需要一個四則運算生成器

開發環境：Python3環境下進行開發

產品功能：可以使用-n來控制題目生成個數

​ -r可以控制數值範圍

​ 可以對比題目與答案對錯

開發須知：生成的題目中計算過程不能產生負數

​ 生成的題目中如果存在形如e1÷ e2的子表示式，那麼其結果應是真分數

​ 每道題目中出現的運算子個數不超過3個

​ 程式一次執行生成的題目不能重複

特色說明

專案基本實現了所有要求
1.其中真分數和假分數的實現及其複雜，我能查到的方法也只是在每次計算把假分數轉換為真分數的表示，在列印的時候又轉換回去
2.實現了簡單的UI介面，這部分花了不少時間學習如何使用tkinter庫
3.實現了對比器和生成器的功能，只是簡單呼叫了之前實現的邏輯
4.使用中文除號代替了英文除號，這使得每次運算都要轉換回去
5.可以支援生成10000及以上的題目數量
6.還可以自定義範圍（可以不指定預設為10）
7.在異常操作後都會有彈窗提醒使用者

介面設計

考慮到需求主要有兩個：生成隨機四則運算和對比題目與答案

此處僅給出介面大致使用，具體程式碼和難點分析請檢視另一個手冊

生成器介面設計
1.用於傳入範圍隨之生成隨機數
generate_number(min_num, max_num)：
2.透過接受題目數量和範圍，呼叫隨機數生成函式來進一步生成表示式
generate_exercises(num_exercises, min_num, max_num): 
3.對傳入的表示式字串進行轉換計算得到答案，從而把表示式和答案都寫入檔案中
write_to_files(exercises):
對比器介面設計
1.將假分數的形式轉換為普通分數的形式
convert_mixed_fraction(fraction):
2.將表示式中的每個運算元都轉換為普通分數的形式
convert_mixed_fraction_in_expression(expression):
3.對比函式主實現，具體邏輯參考另一個手冊
compare_answers(exercise_file, answer_file, output_file):
UI設計

嘗試以圖形化替代命令列

第一部分：生成器的設計
主體函式
open_generator():用於構建一個圖形化介面，並且實現生成器的呼叫
	go_back():使用者按下返回按鈕可以實現返回主介面操作
	display_answers_and_notify():實現了將答案檔案讀取並列印在圖形化介面的操作
	generate_and_display_exercises():實現了對錶達式檔案讀取並列印的操作
第二部分：對比器的設計
主題函式
open_comparator():用於構建一個圖形化介面，用於對比器的呼叫
	go_back():使用者按下返回按鈕可以實現返回主介面操作
	run_comparator():使得使用者能透過OS的操作選擇輸入的檔案，省去了對絕對或相對路徑的轉換判斷
		open_file_dialog():會被run_comparator()函式呼叫來處理選擇的檔案路徑，便於對比

測試執行

僅僅針對圖形化之前進行測試，圖形化測試沒有意義，此處僅給出一個測試程式碼

其他測試可以在手冊中找到

這個測試是針對compare函式中用於處理真分數與假分數的兩個函式，其對compare函式有很大影響

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()

結果如下：

效能分析

這個部分很難做，我一開始考慮如何將兩個UI放在兩個檔案中，再在主檔案中呼叫，我發現這樣做使得主檔案呼叫附檔案，附檔案再呼叫主檔案，這樣會產生巨大延長以及無法啊正常顯示UI的bug，於是我將UI的實現都放入一個檔案中

更改前

兩個檔案儲存兩個UI，之後在一個檔案中呼叫使得UI出現問題即無法正常返回主介面

更改後

給出函式耗費時間

可見主函式使用時間最長

給出函式呼叫圖

這次專案各處執行很快，便沒有使用模組測試耗費時間和最佳化執行效率

PSP表

*PSP2.1* *Personal Software Process Stages* *預估耗時（分鐘）* *實際耗時（分鐘）*
Planning 計劃 60 30
· Estimate · 估計這個任務需要多少時間 160 140
Development 開發 500 360
· Analysis · 需求分析 (包括學習新技術) 200 300
· Design Spec · 生成設計文件 60 60
· Design Review · 設計複審 20 30
· Coding Standard · 程式碼規範 (為目前的開發制定合適的規範) 5 5
· Design · 具體設計 60 80
· Coding · 具體編碼 200 150
· Code Review · 程式碼複審 60 30
· Test · 測試（自我測試，修改程式碼，提交修改） 120 160
Reporting 報告 60 40
· Test Repor · 測試報告 20 15
· Size Measurement · 計算工作量 5 5
· Postmortem & Process Improvement Plan · 事後總結, 並提出過程改進計劃 30 10
· 合計 1560 1415

相關文章