# 中小学数学卷子自动生成程序

## 项目概述

本项目是一个基于C++开发的中小学数学卷子自动生成程序，面向小学、初中和高中数学老师，能够根据不同学段的难度要求自动生成数学题目并保存为试卷文件。

## 功能特性

### 1. 用户登录系统
- 预设小学、初中、高中各3个教师账号
- 用户名密码验证机制
- 根据账户类型自动识别出题难度

### 2. 智能题目生成
- **小学题目**：2-3个操作数，数值范围1-50，支持加减乘除和括号运算
- **初中题目**：3-4个操作数，数值范围1-100，支持加减乘除和括号运算,并能计算平方和开根号
- **高中题目**：4-5个操作数，数值范围1-100，支持加减乘除和括号运算,并能计算平方和开根号，而且题目中至少有一个sin,cos或tan运算符


### 3. 题目管理
- 自动避免同一教师生成重复题目
- 按教师账号创建独立文件夹
- 以时间戳命名保存试卷文件（年-月-日-时-分-秒.txt）

### 4. 灵活的类型切换
- 登录后可切换不同学段出题类型
- 支持命令行快速切换

## 预设账号信息

| 学段 | 用户名 | 密码 |
|------|--------|------|
| 小学 | 张三1 | 123 |
| 小学 | 张三2 | 123 |
| 小学 | 张三3 | 123 |
| 初中 | 李四1 | 123 |
| 初中 | 李四2 | 123 |
| 初中 | 李四3 | 123 |
| 高中 | 王五1 | 123 |
| 高中 | 王五2 | 123 |
| 高中 | 王五3 | 123 |

## 编译和运行

### 编译要求
- C++17 或更高版本
- 支持 `<filesystem>` 库的编译器（如 GCC 8+ 或 Clang 7+）

### 编译方法

#### 使用 Makefile（推荐）
```bash
cd src
make
```

#### 手动编译
```bash
cd src
g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -O2 -o math_exam_generator main.cc app.cc auth.cc exam.cc login.cc utils.cc
```

### 运行程序
```bash
cd src
# Windows
./math_exam_generator.exe
# Linux / macOS
./math_exam_generator
```

## 使用说明

### 1. 登录
启动程序后，输入用户名和密码，用空格隔开：
```
请输入用户名和密码（用空格隔开）: 张三1 123
```

### 2. 生成试卷
登录成功后，输入要生成的题目数量（10-30题）：
```
准备生成小学数学题目，请输入生成题目数量（输入-1将退出当前用户，重新登录）：20
```

### 3. 切换类型
在登录状态下，可以切换出题类型：
```
切换为初中
```

### 4. 退出登录
输入 -1 可退出当前用户，重新登录：
```
准备生成小学数学题目，请输入生成题目数量（输入-1将退出当前用户，重新登录）：-1
```

## 文件结构

```
项目根目录/
├── doc/                                # 文档目录
│   ├── README.md                       # 详细说明
│   ├── README_root.md                  # 根目录说明
│   └── 个人项目使用大模型后人工修改代码一览表.docx  # 人工修改记录
└── src/                                # 源代码目录
    ├── Makefile                        # 编译配置
    ├── app.cc                          # 应用逻辑
    ├── auth.cc                         # 用户认证模块
    ├── exam.cc                         # 试卷生成模块
    ├── include/                        # 头文件目录
    │   ├── app.h
    │   ├── auth.h
    │   ├── exam.h
    │   ├── login.h
    │   └── utils.h
    ├── libgcc_s_seh-1.dll              # MinGW 运行时库
    ├── libstdc++-6.dll                 # C++ 标准库
    ├── libwinpthread-1.dll             # 线程库
    ├── login.cc                        # 登录逻辑
    ├── main.cc                         # 主程序入口
    ├── math_exam_generator.exe         # 可执行文件（Windows）
    ├── paper/                          # 试卷存储目录（运行时生成）
    │   └── 张三1/                      # 用户文件夹示例
    └── utils.cc                        # 工具函数

```
*注：程序运行时，会在`src`目录下自动生成`paper`文件夹，用于存放用户生成的试卷。*

```
src/
└── paper/
    └── [用户名]/              # 自动生成的用户文件夹
        └── 年-月-日-时-分-秒.txt  # 生成的试卷文件
```

## 试卷格式示例

```
1. 25 + 18 - 7 = ?

2. 42 - 15 + 23 = ?

3. 8 + 17 - 9 + 14 = ?

4. 36 * 4 - 20 = ?

5. 16^2 - 4 = ?

6. 2^3 - 1 = ?

7. sin(30°) = ?

8. cos(60°) = ?

9. tan(45°) +2= ?
```

## 技术特点

- **面向对象设计**：使用类封装功能模块
- **STL 容器**：使用 vector、map、set 等容器管理数据
- **文件系统操作**：使用 C++17 `<filesystem>` 进行文件管理
- **随机数生成**：使用现代 C++ 随机数生成器
- **显式输入校验**：对用户输入进行验证，避免使用异常进行控制流
- **统一命名与常量**：函数采用 UpperCamelCase，常量统一 `k` 前缀
- **头文件守卫**：统一为 `MEG_*_H_` 形式，保持一致性

## 开发环境

- 编程语言：C++17
- 编译器：GCC 8+ / Clang 7+ / MSVC 2019+
- 操作系统：Windows / Linux / macOS

## 版本控制

本项目使用Git进行版本控制：
- `main` 分支：稳定版本
- `develop` 分支：开发版本

## 作者

软件2301班 - 沈永佳

## 客户机部署步骤（详细）

本节说明如何在客户机（以 Windows 为主）部署并运行本程序。

### 一、系统要求
- 操作系统：Windows 10/11（64 位）
- 磁盘空间：至少 100 MB（用于保存试卷与历史）
- 运行权限：对安装目录具有读写权限（建议在用户目录或桌面下）

### 二、部署包内容
将以下文件放在同一目录（建议目录名如 `MathExamGenerator/`）：
- `math_exam_generator.exe`（主程序）
- `libgcc_s_seh-1.dll`（运行时依赖）
- `libstdc++-6.dll`（运行时依赖）
- `libwinpthread-1.dll`（运行时依赖）

以上三个 DLL 为 MinGW/GCC 运行时依赖，必须与可执行文件位于同一目录。

### 三、Windows 客户机部署步骤
1. 在客户机上创建目录，例如：`C:\\Users\\<用户名>\\Desktop\\MathExamGenerator`。
2. 将部署包中的 1 个可执行文件与 3 个 DLL 一并复制到该目录。
3. 首次运行方式：
   - 双击 `math_exam_generator.exe`，或
   - 在 PowerShell 中进入目录并执行：`./math_exam_generator.exe`
4. 程序将打开控制台提示登录与生成试卷（见“运行与使用”）。

### 四、运行与使用
- 登录账号（预置示例，可用于验证部署是否成功）：
  - 小学：`张三1`、`张三2`、`张三3`（密码均为 `123`）
  - 初中：`李四1`、`李四2`、`李四3`（密码均为 `123`）
  - 高中：`王五1`、`王五2`、`王五3`（密码均为 `123`）
- 登录成功后，程序会提示：
  - 输入生成题目数量（范围 `10`–`30`），如输入 `20`。
  - 支持指令切换难度：输入 `切换为小学`、`切换为初中`、`切换为高中`。
  - 输入 `-1` 退出当前登录用户并返回登录界面。
  - 按 `Ctrl+C` 可中断当前交互并安全返回主流程。

### 五、试卷保存位置与历史
- 程序会在当前工作目录下自动创建：`paper/<用户名>/`。
- 每次生成的试卷文件命名格式：`YYYY-MM-DD-HH-MM-SS.txt`（时间戳）。
- 同目录下会维护 `/.history.txt`，用于避免重复题目。

### 六、升级与卸载
- 升级：
  - 用新版本的 `math_exam_generator.exe` 直接替换旧文件（保持目录结构与 DLL 不变）。
  - 建议保留 `paper/` 目录以延续历史记录。
- 卸载：
  - 删除安装目录（例如 `MathExamGenerator/`）。
  - 如不再需要历史与试卷，可一并删除 `paper/` 目录。

### 七、常见问题（FAQ）
- 运行时报错“缺少 DLL”或“找不到入口”：
  - 请确认 `libgcc_s_seh-1.dll`、`libstdc++-6.dll`、`libwinpthread-1.dll` 与可执行文件在同一目录。
- 中文显示异常或乱码：
  - 建议在 Windows Terminal/PowerShell 中运行，程序已内置中文本地化处理；如仍异常，请尝试切换终端字体或编码。
- 无法生成试卷或提示无权限：
  - 确认安装目录对当前用户有写权限；避免使用受限制的系统目录（如 `C:\\Program Files`）。
- 题目数量提示不在范围：
  - 请输入 `10`–`30` 的整数；否则程序会提示重新输入。

### 八、Linux / macOS 编译与部署（可选）
- 在具备 `g++` 的环境下编译：
  ```bash
  cd src
  make
  # 或
  g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -O2 -o math_exam_generator main.cc app.cc auth.cc exam.cc login.cc utils.cc
  ```
- 将生成的可执行文件 `math_exam_generator` 放置到目标目录并运行：`./math_exam_generator`