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# 数学题目生成系统项目说明文档
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## 1. 项目概述
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### 1.1 项目名称
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中小学数学卷子自动生成程序 (Math Puzzle System)
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### 1.2 项目简介
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数学题目生成系统是一个基于Java开发的教育类应用程序，专门用于生成不同教育级别的数学题目。系统支持小学、初中和高中三个级别的题目生成，并提供用户管理、题目去重、试卷保存等功能。
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### 1.3 项目目标
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- 为不同教育级别的学生提供定制化的数学练习题目
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- 避免生成重复题目，提高学习效率
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- 提供用户管理功能，支持多用户使用
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- 生成的题目可保存为文件，便于打印和复习
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## 2. 功能特性
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### 2.1 用户管理
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- **用户注册/登录**：支持现有用户登录系统
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- **用户级别切换**：支持在小学、初中、高中三个级别间动态切换
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- **个性化存储**：为每个用户创建独立的目录存储历史题目
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### 2.2 题目生成
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- **小学级别**：生成包含四则运算和括号的简单数学题目，且保证运算结果不会出现负数
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- **初中级别**：生成包含四则运算、平方、开根号的数学题目
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- **高中级别**：生成包含四则运算和三角函数（sin、cos、tan）的数学题目
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### 2.3 题目去重
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- **历史题目检查**：自动检查用户历史题目，避免生成与前述txt文件中的重复题目
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- **会话内去重**：防止同一次生成过程中出现重复题目
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### 2.4 文件管理
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- **自动目录创建**：为每个用户创建专属目录
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- **时间戳命名**：生成的试卷以时间戳命名，确保唯一性
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- **格式化输出**：题目按照标准格式：前有题号，题干之间添加一行间隔，便于阅读
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## 3. 系统架构
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### 3.1 核心模块
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#### 3.1.1 控制器层 (Controller)
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- `StartController`：系统主控制器，处理用户交互和系统流程控制
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#### 3.1.2 服务层 (Service)
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- `QuestionGenerator`：题目生成器接口
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- `PrimarySchoolGenerator`：小学题目生成器
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- `JuniorHighGenerator`：初中题目生成器
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- `SeniorHighGenerator`：高中题目生成器
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- `CaculatePrimary`：小学数学表达式计算器（保证结果不出现负数）
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- `FileHandler`：文件处理器
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- `QuestionDeduplicator`：题目去重器
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#### 3.1.3 实体层 (Entity)
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- `User`：用户实体类，包含用户名、密码和级别信息
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### 3.2 交互流程
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1. 用户启动程序
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2. 系统要求用户登录
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3. 用户选择题目数量和级别
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4. 系统生成相应级别的数学题目
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5. 题目去重检查
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6. 生成结果展示并保存到文件
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## 4. 使用说明
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### 4.1 操作系统要求
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- Windows 10/11
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### 4.2 启动程序
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```bash
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java -jar .\mathpuzzle.jar
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```
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### 4.3 cmd/powershell编码要求
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```bash
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[Console]::InputEncoding = [Console]::OutputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
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```
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### 4.4 JDK/JRE版本要求
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- JDK/JRE 17或更高版本
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### 4.5 用户操作
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1. **登录**：输入用户名和密码进行登录
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2. **输入题目数量**：输入10-30之间的数字（输入-1退出当前用户）
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3. **切换级别**：输入"切换为XX"指令切换到相应级别（如"切换为初中"）
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4. **查看结果**：系统生成题目并显示，同时保存到用户目录
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### 4.6 文件结构
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```
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./
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├── [用户名]/
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│ ├── 2024-01-01-12-00-00.txt
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│ ├── 2024-01-01-12-05-30.txt
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│ └── ...
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```
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## 5. 技术特点
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### 5.1 设计模式
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- **策略模式**：不同级别的题目生成器实现统一接口
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- **工厂模式**：根据用户级别动态创建相应的题目生成器
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### 5.2 算法特色
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- **双栈算法**：用于计算小学级别的数学表达式
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- **随机生成算法**：确保题目多样性和随机性
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- **智能去重算法**：避免生成重复题目
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### 5.3 代码规范
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- 遵循Google Java编码规范
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- 完整的Javadoc文档
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- 清晰的包结构和类设计
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## 6. 系统要求
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### 6.1 运行环境
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- Java 8或更高版本
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- 至少50MB可用磁盘空间（用于存储题目文件）
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### 6.2 权限要求
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- 需要文件读写权限（用于创建用户目录和保存题目文件）
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## 7. 扩展性说明
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### 7.1 可扩展功能
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- 支持更多教育级别的题目生成
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- 添加更多数学运算符和函数
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- 实现题目难度分级
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- 增加图形界面支持
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### 7.2 代码扩展
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- 通过实现`QuestionGenerator`接口添加新的题目生成器
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- 通过继承或修改现有生成器类调整题目生成规则
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- 扩展用户实体类添加更多用户属性
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## 8. 项目维护
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### 8.1 代码维护
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- 遵循单一职责原则，每个类只负责特定功能
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- 使用接口编程，便于功能扩展和替换
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- 完整的异常处理机制
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### 8.2 版本管理
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- 建议使用Git进行版本控制
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- 遵循语义化版本控制规范
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- 定期备份重要数据文件
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## 9. 注意事项
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1. 题目数量限制在10-30道之间，确保生成效率
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2. 系统会自动过滤负数结果，确保题目合理性
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3. 生成的题目文件会自动保存，建议定期清理过期文件
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4. 初中和高中题目包含高级运算符，需要相应的数学知识
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5. 设置循环上限，在无法生成完全不重复的题目时自动退出并给出错误信息
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## 10. 联系方式
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如需技术支持或功能定制，请联系项目维护者。
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**版本**：1.0
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**最后更新**：2025年
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**文档状态**：正式版 |
