2017年软件工程团体项目

小组成员：（组长：刘炜；组员：黄智、何保委、刘少帅、吕智勇）

源代码链接：https://github.com/superwales/Random_test

项目功能点：（10个基本功能+1个附件功能）

1，拥有多个默认标签，用户可以进行交叉选择。例如：操作符标签为：“连乘”、“连加”，数据标签为：“整数”、“真分数”等；

2，各个标签的交叉选择具有冲突检测功能，提示用户或者自动修正；

3，用户可以自定义添加或者删除标签；

4，用户可以自定义题目长度，操作符类型及个数（或比例），数据类型及取值范围等信息来自定义出题；

5，建立用户的自定义题库，可以查询、统计、删除、清空；

6，更改错题本为收藏夹，用户可以自由选择题目收藏；

7，可以判断用户错题的错误类型；

8，显示错题的解题步骤；

9，练习模式添加解题提示功能；

10，能够用折线图、柱状图、饼图等可视化方式显示用户做题记录。

附件功能：程序界面支持多种语言。

在确定了功能需求后，我们首先进行了分工，秉持每人都能得到锻炼的原则，组内按照功能点进行了分工：

功能点1、2、3、4、5、附加功能：刘炜

功能点7、10：黄智

功能点9：何保委

功能点6：刘少帅

功能点8：吕智勇

本次项目在刘炜、刘少帅的第二次作业基础上修改展开。

part1：刘炜

功能1：拥有多个默认标签，用户可以交叉选择

首先是设计的工作。一道四则运算的题，题目里面会包含运算符、操作数、有无括号等元素。那么考虑从这三个方面设计标签。运算符的不同体现在类型上，因为数量和顺序是随机生成的。运算符总共有“+”，“-”，“×”，“÷”四种，可以设计一道题拥有一种类型的运算符，有四种情况；两种类型的运算符，情况有6种情况......操作数的不同体现在类型（整数、真分数）和运算范围上，因此可以设计类型标签，让用户手动输入运算范围；括号影响了运算顺序，考虑到小学运算的复杂性，将括号数量的上限设定为1。

将此功能添加到原程序的随机练习模式中，界面如图：

     

功能2：各个标签的交叉选择具有冲突检测功能，提示用户或自动修正

为了避免用户在交叉选择中选择自相矛盾的标签，所有的类型标签都设置为单选。但是在题目工厂中，当指定一个操作符并要求包含括号时，会提示用户。

功能3：用户可以自定义标签。

这个功能后来转变成程序自动记忆用户的设置。出题需要选择的标签比较多，如果用户每一次使用都要进行选择，无疑会使使用相当繁琐。因此记忆用户的选择，在下次登录时自动恢复成上次的设置是很有必要的。截图不能展示这个功能，简单介绍一下设计原理。在用户注册的时候，将生成一个设置文件，里面是默认的设置。在用户退出界面的时候，当前选择会修改进入设置文件中。下次登录时，读取设置文件中的设置就行了。

功能4,：用户可以自定义题目长度，操作符类型及个数，数据类型及取值范围等信息来自定义出题。

首先是界面设计：

当点击开始出题时，首先会根据上面的操作符的类型及数量得到一个操作符列表，出题时从这些列表中随机挑操作符就好了。如果有括号的话，将操作符随机分成两部分，一部分在括号内，另一部分在括号外，然后随机选择位置插入括号就好了。

核心代码：

def getdiyoperators(list):
    operators = random.choice(list)
    list.remove(operators)
    if operators == '×':
        length = 2
    elif operators == '÷':
        length = 2
    else:
        length = 1
    return operators, length,list

def getdiyquestion(list,numstr,ran,brastr):
    if brastr=="无":
        question = ''
        questionstack = []
        ans = 0
        length_ques = 0

        for i in range(1, len(list) + 1):
            (op, va, de) = getlabeloperands(numstr, ran)
            operands = op
            value = va
            (operators, length, list1) = getdiyoperators(list)
            list = list1
            question = question + operands + operators
            questionstack.append(value)
            questionstack.append(operators)
            length_ques = length_ques + length + de
        (op, va, de) = getlabeloperands(numstr, ran)
        operands = op
        value = va
        question = question + operands
        questionstack.append(value)
        length_ques = length_ques + de
        # print question
        # print questionstack
        condition = 0
        while len(questionstack) > 1:
            for i in range(0, len(questionstack)):
                if questionstack[i] == '×':
                    questionstack[i - 1] = questionstack[i - 1] * questionstack[i + 1]
                    del questionstack[i]
                    del questionstack[i]
                    break
                elif questionstack[i] == '÷':
                    questionstack[i - 1] = questionstack[i - 1] / questionstack[i + 1]
                    del questionstack[i]
                    del questionstack[i]
                    break
                else:
                    condition = 1
            if condition == 1:
                if len(questionstack) > 1:
                    questionstack[0] = calculate(questionstack[0], questionstack[2], questionstack[1])
                    del questionstack[1]
                    del questionstack[1]
                    # print question
                    # print questionstack
        else:
            ans = questionstack[0]
    elif brastr=="有":
        n1=random.randint(1,len(list)-1)
        n2=len(list)-n1
        n3=random.randint(1,n2)
        list_in=[]
        for i in range(1,n1+1):
            kop=random.choice(list)
            list_in.append(kop)
            list.remove(kop)

        question = ''
        questionstack = []
        ans = 0
        length_ques = 0

        for i in range(1, n2 + 1):
            if i==n3:
                (op,va,de)=getdiyquestionbylist(list_in,numstr,ran)
                operands = op
                value = va
                (operators, length, list1) = getdiyoperators(list)
                list = list1
                question = question + '('+operands+')' + operators
                questionstack.append(value)
                questionstack.append(operators)
                length_ques = length_ques + length + de
            else:
                (op, va, de) = getlabeloperands(numstr, ran)
                operands = op
                value = va
                (operators, length, list1) = getdiyoperators(list)
                list = list1
                question = question + operands + operators
                questionstack.append(value)
                questionstack.append(operators)
                length_ques = length_ques + length + de
        (op, va, de) = getlabeloperands(numstr, ran)
        operands = op
        value = va
        question = question + operands
        questionstack.append(value)
        length_ques = length_ques + de
        # print question
        # print questionstack
        condition = 0
        while len(questionstack) > 1:
            for i in range(0, len(questionstack)):
                if questionstack[i] == '×':
                    questionstack[i - 1] = questionstack[i - 1] * questionstack[i + 1]
                    del questionstack[i]
                    del questionstack[i]
                    break
                elif questionstack[i] == '÷':
                    questionstack[i - 1] = questionstack[i - 1] / questionstack[i + 1]
                    del questionstack[i]
                    del questionstack[i]
                    break
                else:
                    condition = 1
            if condition == 1:
                if len(questionstack) > 1:
                    questionstack[0] = calculate(questionstack[0], questionstack[2], questionstack[1])
                    del questionstack[1]
                    del questionstack[1]
                    # print question
                    # print questionstack
        else:
            ans = questionstack[0]
    return question, ans, length_ques

功能5：建立用户的自定义题库。

界面就是功能4中的题目工厂，选择添加就能将所选题目添加到收藏夹。

附加功能：

支持多语言，显然不能把所有的语言的都写死在程序中，这样不仅麻烦，而且没有任何的可扩展性。参考了其他同学的作业后，发展出了一个思路：把所有的文本写在一个文本文件中，文本文件按照语言类型命名。在登录界面可以添加一个输入框和一个语言设置按钮，当点击按钮时，程序会找到以输入框的文字命名的文件，读取其中的内容，如果读取错误，就调用简体中文包。

比如：chinese文件：

english文件：

 当不做选择时，界面是简体中文：

 当设置为英语时：

 当前的程序没有做在登录界面添加输入和按钮，是通过改变全局变量实现的，用户不可控制。

 part2：黄智

Github链接：https://github.com/hz5612777/Calculator_task3

1 分配任务

　　在这次5人团队任务中，我的任务是可以判断用户的错题类型，并且使软件实现能够用折线图、柱状图、饼状图等可视化方式显示用户做题记录。

2 解题思路

我的任务在有用户做题数据的情况下，画出三种类型的图不难，难点在于用户错题类型的分类。用户的错题到底属于哪种类型，单单从答案是很难获得的。我想从用户对该题的答题时间进行判断。

我们团队根据每题的操作数和运算符设定了一个难度系数，在完成正确的答题后得到每题的做题时间，我将这些难度系数和做题时间作为训练集，采用线性回归的方法训练出模型参数，当系统再次获得一个难度系数的时候，则根据这个难度系数得到相应的预测时间，当用户做错题时，如果用户的做题时间在基于预测时间设定的时间范围以内，则判定为用户会做本题但是做错了，如果在时间范围以外，则认为用户不会计算本题。

用于训练的线性回归模型可以表示为：

根据训练集得到的参数值，然后输入难度系数可以得到每题的预测时间。

3 设计实现

根据线性回归模型，利用训练集拟合出来的曲线如图所示：

利用matplotlib包，可以完成柱状图、折线图和饼状图的画图，我设计了三个QT的graphicsview控件，当用户单击显示做题记录的按钮，三个控件分别显示三种作图信息。

　　由于当用户做题记录只有一天的时候无法绘制折线图，所以这是提示无法绘制折线图，单击图中的退出按钮完成该界面的退出。

 part3：何保委

功能：练习模式添加解题提示功能（逐步显示）

思路：
求解计算结果用后缀表达式，显示解题过程用中缀表达式。

方法：
①将字符串格式的运算表达式用函数middle_to_after由中缀表达式转换成后缀表达式，存储在列表 expression
具体转换方法是遇到数字，直接输出；遇到左括号，直接忽略；遇到符号，将符号压入栈，遇到右括号则弹出栈中的符号。
②将字符串格式的运算表达式用函数用split函数分解成列表形式存储 存储在列表 expression1
③调用求解函数expression_to_value 将后缀表达式expression和中缀表达式expression1作为实参传递
④利用函数expression_to_value求解出每一步后缀表达式的结果，
同时将计算结果赋值给中缀表达式，删除中缀表达式中已经参与运算的数字和字符，用字符串格式打印
在每一步计算结果后遍历中缀表达式，若括号内有且只有一个数字，则删除（）。
⑤重复上述步骤①到④，直到求解出结果。

 part4：刘少帅

一）功能目的

更改错题本为收藏夹，用户可以自由选择题目收藏。

（二）解决思路

原来的“错题本”功能是如果某道题目做错，则该题自动添加到错题本中，比较被动。本功能是在错题本功能基础上添加“收藏夹”功能，用户可以根据自己需要将觉得有收藏价值的题目（不论这道题是做错还是做对）主动添加到收藏夹中。

（三）实现方法

1.增加“添加”按钮，并设置好其在界面中的位置；

2.定义“Add”函数，目的是调用该函数时，会将某道题添加到“收藏夹”中；

3.将“添加”按钮与“Add”函数绑定。当点击“添加”按钮时，“Add”函数被调用，某道题会添加到“收藏夹”中。

（四）测试情况

1.测试内容

区分四种情况进行测试：

情况一：题目回答正确，不点击“添加”按钮；

情况二：题目回答错误，不点击“添加”按钮；

情况三：题目回答正确，点击“添加”按钮；

情况四：题目回答错误，点击“添加”按钮。

2.测试结果

在情况一、二下，收藏夹中没有收藏相应的题目；在情况三、四下，收藏夹中收藏了相应的题目。

经测试，能够稳定实现“用户自由选择题目收藏”的功能。

项目小结：

本次团体作业可谓是相当敏捷。总结这学期的软件工程课，最大的收获倒不是掌握了软件设计的某些流程方法，反而是了解了一种新的编程语言——python。这是一个有趣的事情，我认为也恰恰反映了软件工程的必要性。很多的东西，比如代码复审、回归测试等，都是编程的新手容易不重视的，然而这学期编程的经验告诉我，最开始不注重代码规范、单元测试等问题，到后面可能得用更多的时间和精力去填自己挖下的坑。团体项目的最后时间，我陷入了一种状态，感觉这个程序，总有可以修改的地方，总有需要改进的地方，总有不尽如人意的地方。现在回头检查，发现确实很多地方做的不好，但是这种感觉很奇妙。