小中学校の計算問題と解答を生成

イントロダクション

たまにはプログラムを書かないと腕がなまりそうなので、簡単なものを作ってみました。小学校算数や中学校数学の計算問題と解答を作成し、ファイルに出力するプログラムです。

小学算数と中学数学の範囲

各学校ではどのような内容を学ぶのか、文科省のHPで調べ、ざっくりまとめてみました。

まず、小学校

四則演算(筆算を含む)
表とグラフ
平面図形と立体図形
分数、小数
割合、比例
その他(魔法陣やパズル)

次に、中学校

数と式
方程式
関数
平面図形と立体図形
資料の活用
証明

四則演算が出来ることが前提で進んでいくので、今回は四則演算(小数、正負の数を含む)の問題生成プログラムを作成していきます。

流れ

今回のプログラムの流れをまとめます。

計算設定(問題数の設定等)
ランダムに問題を生成
解答を作成
出力

計算設定については、複雑にしすぎると際限なくパターンを考えないといけないので、今回は4つだけにしました。 - 問題数 - 問題の桁数 - 負の数を含めるか - 小数を含めるか

また、出力形式はTSVにしました。 (csvだと小数ありのとき読みにくかったので)

実際のプログラム

コメントも記載したプログラムです。

四則演算問題生成

githubでも共有します。

https://github.com/snova301/math_ope4_gen

結果

add
 [['6' '+' '5' '=' '11']
 ['3' '+' '5' '=' '8']
 ['6' '+' '7' '=' '13']
 ['6' '+' '7' '=' '13']
 ['6' '+' '5' '=' '11']
 ['6' '+' '4' '=' '10']
 ['8' '+' '8' '=' '16']
 ['1' '+' '5' '=' '6']
 ['7' '+' '4' '=' '11']
 ['8' '+' '8' '=' '16']]

diff
 [['6' '-' '2' '=' '4']
 ['4' '-' '4' '=' '0']
 ['4' '-' '4' '=' '0']
 ['8' '-' '3' '=' '5']
 ['8' '-' '6' '=' '2']
 ['8' '-' '7' '=' '1']
 ['5' '-' '3' '=' '2']
 ['7' '-' '4' '=' '3']
 ['7' '-' '2' '=' '5']
 ['6' '-' '2' '=' '4']]

multiply
 [['2' '*' '1' '=' '2']
 ['8' '*' '4' '=' '32']
 ['8' '*' '4' '=' '32']
 ['1' '*' '2' '=' '2']
 ['4' '*' '4' '=' '16']
 ['7' '*' '3' '=' '21']
 ['2' '*' '2' '=' '4']
 ['1' '*' '1' '=' '1']
 ['4' '*' '6' '=' '24']
 ['4' '*' '8' '=' '32']]

 div
 [['4' '/' '4' '=' '1.0']
 ['5' '/' '5' '=' '1.0']
 ['5' '/' '2' '=' '2.5']
 ['4' '/' '4' '=' '1.0']
 ['4' '/' '7' '=' '0.5714285714285714']
 ['3' '/' '3' '=' '1.0']
 ['6' '/' '1' '=' '6.0']
 ['2' '/' '6' '=' '0.3333333333333333']
 ['6' '/' '8' '=' '0.75']
 ['7' '/' '6' '=' '1.1666666666666667']]