软件工程第五次作业--四则运算

题目

　　 （1）能自动生成小学四则运算题目；

　　 （2）能支持任意分数的四则运算；

　　 （3）能支持任意括号运算

思路

　　根据参数生成不定长度的表达式，以及能控制是否生成分数，能生成任意数量的中缀表达式，支持四则运算，括号运算以及分数运算

　　构造函数接口  def __init__(self, exps_num=10, num_l=1, num_r=10, exp_limit_len=10, has_fraction=True)

　　提供接口生成中缀表达式，返回表达式数据集 　　def create_express(self)

　　提供接口将中缀表达式化为后缀表达式　　def get_postfix(self, exp)

　　提供接口将后缀表达式进行计算并返回结果　　def cal_express(self, exp)

　　提供接口以用户友好方式显示中缀表达式　　def get_showExp(self, exp)

源代码

# -*- coding: utf-8 -*-# author: ‘boliang‘# date: 2018/4/18 21:04

import profileimport randomfrom fractions import Fraction

class Solution(object):    def __init__(self, exps_num=10, num_l=1, num_r=10, exp_limit_len=10, has_fraction=True):        self.__exps_num = exps_num        self.__has_fraction = has_fraction        self.__exp_limit_len = exp_limit_len        self.__num_l = num_l        self.__num_r = num_r

# 生成中缀表达式    def create_express(self):        exps = []        num = self.__exps_num        while num > 0:            num_len = random.randint(2, self.__exp_limit_len)            tmp_len = num_len - 1            exp = [self.__get_num(self.__has_fraction)]            while tmp_len > 0:                # 1为+，2为-，3为*，4为/                op_flag = random.randint(1, 4)                if op_flag == 1:                    exp.append(‘+‘)                elif op_flag == 2:                    exp.append(‘-‘)                elif op_flag == 3:                    exp.append(‘*‘)                else:                    exp.append(‘/‘)                exp.append(self.__get_num(self.__has_fraction))                tmp_len -= 1

brackets = random.randint(0, int(len(exp)/8))            while brackets > 0:                if self.__set_bracket(exp, num_len):                    brackets -= 1

exps.append(exp)            num -= 1

return exps

def __set_bracket(self, exp, num_len):        index_a = 0        index_b = 0        while index_a == index_b:            rec = list(map(lambda x:random.randint(0, num_len-1), range(2)))            index_a = min(rec) + 1            index_b = max(rec) + 1

cal = 0        length = len(exp)        for i in range(length):            if type(exp[i]) != type(‘+‘):                cal += 1

if cal == index_a:                if i+1 <= length and exp[i+1] == ‘)‘:                    return False                exp.insert(i, ‘(‘)

cal = 0

for i in range(len(exp)):            if type(exp[i]) != type(‘+‘):                cal += 1

if cal == index_b:                if i-1 >= 0 and exp[i-1] == ‘(‘:                    return False                exp.insert(i+1, ‘)‘)                break

return True

# 生成一个数, 包括分数    def __get_num(self, has_fraction=True):

# 生成包括有分数        if has_fraction:            # 80%几率为整数            flag = random.randint(1, 10)            if flag <= 8:                return self.__get_num(False)            else:                 return Fraction(self.__get_num(False), self.__get_num(False))        # 生成整数        else:            return random.randint(self.__num_l, self.__num_r)

# 计算后缀表达式    def cal_express(self, exp):        record = []        for val in exp:            if type(val) == type(‘+‘):                b = record.pop(-1)                a = record.pop(-1)                if val == ‘+‘:                    record.append(a+b)                elif val == ‘-‘:                    record.append(a-b)                elif val == ‘*‘:                    record.append(a*b)                else:                    record.append(a/b)            else:                record.append(val)

return record[0]

# 通过中缀表达式得到后缀表达式    def get_postfix(self, exp):        l_ops = {            ‘(‘: 1, ‘*‘: 5, ‘/‘: 5,            ‘+‘: 3, ‘-‘: 3, ‘)‘: 6        }

r_ops = {            ‘(‘: 6, ‘*‘: 4, ‘/‘: 4,            ‘+‘: 2, ‘-‘: 2, ‘)‘: 1        }

op_stack = []        post_stack = []        for val in exp:            if type(val) != type(‘+‘):                post_stack.append(val)            elif len(op_stack) > 0:                while len(op_stack) > 0 and l_ops[op_stack[-1]] >= r_ops[val]:                    if op_stack[-1] != ‘(‘ and op_stack[-1] != ‘)‘:                        post_stack.append(op_stack.pop(-1))                    else:                        op_stack.pop(-1)

op_stack.append(val)            else:                op_stack.append(val)

while len(op_stack) > 0:            if op_stack[-1] != ‘(‘ and op_stack[-1] != ‘)‘:                post_stack.append(op_stack.pop(-1))            else:                op_stack.pop(-1)

return post_stack

def get_showExp(self, exp):        op = {‘+‘: ‘+‘, ‘-‘: ‘-‘, ‘*‘: ‘ב, ‘/‘: ‘÷‘, ‘(‘:‘(‘, ‘)‘:‘)‘}        jud_fun = lambda val: str(val) if type(val) != type(‘+‘) else op[val]        return ‘ ‘.join(map(jud_fun, exp))

# 测试函数def test():    # 1. 测试程序自动生成10组表达式数据(包括分数和括号运算)    # 2. 测试通过中缀表达式计算得到后缀表达式    # 3. 根据后缀表达式计算结果（包括分数)

# 设置接口参数    # 表达式个数    express_num = 10    # 生成的数的下界    num_l = 1    # 生成的数的上界    num_r = 10    # 表达式的数字个数    exp_limit_len = 10    # 是否会生成分数    has_fraction = True

sol = Solution(express_num, num_l, num_r, exp_limit_len, has_fraction)

# 生成中缀表达式    exps = sol.create_express()

for ind, exp in enumerate(exps):        print(‘.......................................‘)        print(‘第{0}条表达式：{1}‘.format(ind+1, exp))        tmp = sol.get_postfix(exp)        print(‘后缀表达式为：{0}‘.format(tmp))        print(‘用户界面中显示的表达式：{0}‘.format(sol.get_showExp(exp)))        print(‘运算结果为：{0}‘.format(sol.cal_express(tmp)))        print(‘.......................................‘)

if __name__ == ‘__main__‘:    profile.run(‘test()‘)

根据单元测试，测试结果如下

效能分析, 运用Python profile库

PSP表格

原文地址：https://www.cnblogs.com/lbliang/p/8878753.html