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# 中小学数学卷子自动生成程序
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## 项目概述
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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。
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## 功能特性
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### 1. 用户登录系统
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- 预设小学、初中、高中各3个教师账号
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- 用户名密码验证机制
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- 根据账户类型自动识别出题难度
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### 2. 智能题目生成
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- **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
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- **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
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- **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
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### 3. 题目管理
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- 自动避免同一教师生成重复题目
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- 按教师账号创建独立文件夹
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- 以时间戳命名保存试卷文件（年-月-日-时-分-秒.txt）
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### 4. 灵活的类型切换
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- 登录后可切换不同学段出题类型
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- 支持命令行快速切换
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## 预设账号信息
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| 学段 | 用户名 | 密码 |
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| 小学 | 张三1 | 123 |
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| 小学 | 张三2 | 123 |
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| 小学 | 张三3 | 123 |
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| 初中 | 李四1 | 123 |
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| 初中 | 李四2 | 123 |
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| 初中 | 李四3 | 123 |
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| 高中 | 王五1 | 123 |
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| 高中 | 王五2 | 123 |
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| 高中 | 王五3 | 123 |
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## 编译和运行
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### 编译要求
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- C++17 或更高版本
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- 支持 `<filesystem>` 库的编译器（如 GCC 8+ 或 Clang 7+）
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### 编译方法
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#### 使用 Makefile（推荐）
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```bash
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cd src
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make
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```
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#### 手动编译
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```bash
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cd src
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g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -O2 -o math_exam_generator main.cc app.cc auth.cc exam.cc login.cc utils.cc
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```
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### 运行程序
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```bash
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cd src
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# Windows
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./math_exam_generator.exe
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# Linux / macOS
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./math_exam_generator
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```
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## 使用说明
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### 1. 登录
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启动程序后，输入用户名和密码，用空格隔开：
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```
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请输入用户名和密码（用空格隔开）: 张三1 123
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```
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### 2. 生成试卷
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登录成功后，输入要生成的题目数量（10-30题）：
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```
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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
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```
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### 3. 切换类型
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在登录状态下，可以切换出题类型：
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```
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切换为初中
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```
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### 4. 退出登录
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输入 -1 可退出当前用户，重新登录：
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```
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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
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```
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## 文件结构
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```
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项目根目录/
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├── doc/ # 文档目录
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│ ├── README.md # 详细说明
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│ ├── README_root.md # 根目录说明
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│ └── 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
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└── src/ # 源代码目录
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├── Makefile # 编译配置
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├── app.cc # 应用逻辑
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├── auth.cc # 用户认证模块
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├── exam.cc # 试卷生成模块
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├── include/ # 头文件目录
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│ ├── app.h
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│ ├── auth.h
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│ ├── exam.h
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│ ├── login.h
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│ └── utils.h
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├── libgcc_s_seh-1.dll # MinGW 运行时库
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├── libstdc++-6.dll # C++ 标准库
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├── libwinpthread-1.dll # 线程库
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├── login.cc # 登录逻辑
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├── main.cc # 主程序入口
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├── math_exam_generator.exe # 可执行文件（Windows）
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├── paper/ # 试卷存储目录（运行时生成）
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│ └── 张三1/ # 用户文件夹示例
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└── utils.cc # 工具函数
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```
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*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。*
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```
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src/
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└── paper/
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└── [用户名]/ # 自动生成的用户文件夹
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└── 年-月-日-时-分-秒.txt # 生成的试卷文件
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```
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## 试卷格式示例
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```
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1. 25 + 18 - 7 = ?
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2. 42 - 15 + 23 = ?
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3. 8 + 17 - 9 + 14 = ?
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4. 36 * 4 - 20 = ?
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5. 16^2 - 4 = ?
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6. 2^3 - 1 = ?
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7. sin(30°) = ?
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8. cos(60°) = ?
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9. tan(45°) +2= ?
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```
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## 技术特点
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- **面向对象设计**：使用类封装功能模块
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- **STL 容器**：使用 vector、map、set 等容器管理数据
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- **文件系统操作**：使用 C++17 `<filesystem>` 进行文件管理
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- **随机数生成**：使用现代 C++ 随机数生成器
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- **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
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- **统一命名与常量**：函数采用 UpperCamelCase，常量统一 `k` 前缀
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- **头文件守卫**：统一为 `MEG_*_H_` 形式，保持一致性
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## 开发环境
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- 编程语言：C++17
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- 编译器：GCC 8+ / Clang 7+ / MSVC 2019+
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- 操作系统：Windows / Linux / macOS
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## 版本控制
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本项目使用Git进行版本控制：
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- `main` 分支：稳定版本
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- `develop` 分支：开发版本
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## 作者
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软件2301班 - 沈永佳
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## 客户机部署步骤（详细）
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本节说明如何在客户机（以 Windows 为主）部署并运行本程序。
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### 一、系统要求
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- 操作系统：Windows 10/11（64 位）
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- 磁盘空间：至少 100 MB（用于保存试卷与历史）
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- 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）
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### 二、部署包内容
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将以下文件放在同一目录（建议目录名如 `MathExamGenerator/`）：
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- `math_exam_generator.exe`（主程序）
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- `libgcc_s_seh-1.dll`（运行时依赖）
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- `libstdc++-6.dll`（运行时依赖）
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- `libwinpthread-1.dll`（运行时依赖）
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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。
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### 三、Windows 客户机部署步骤
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1. 在客户机上创建目录，例如：`C:\\Users\\<用户名>\\Desktop\\MathExamGenerator`。
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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。
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3. 首次运行方式：
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- 双击 `math_exam_generator.exe`，或
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- 在 PowerShell 中进入目录并执行：`./math_exam_generator.exe`
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4. 程序将打开控制台提示登录与生成试卷（见“运行与使用”）。
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### 四、运行与使用
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- 登录账号（预置示例，可用于验证部署是否成功）：
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- 小学：`张三1`、`张三2`、`张三3`（密码均为 `123`）
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- 初中：`李四1`、`李四2`、`李四3`（密码均为 `123`）
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- 高中：`王五1`、`王五2`、`王五3`（密码均为 `123`）
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- 登录成功后，程序会提示：
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- 输入生成题目数量（范围 `10`–`30`），如输入 `20`。
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- 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`。
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- 输入 `-1` 退出当前登录用户并返回登录界面。
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- 按 `Ctrl+C` 可中断当前交互并安全返回主流程。
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### 五、试卷保存位置与历史
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- 程序会在当前工作目录下自动创建：`paper/<用户名>/`。
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- 每次生成的试卷文件命名格式：`YYYY-MM-DD-HH-MM-SS.txt`（时间戳）。
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- 同目录下会维护 `/.history.txt`，用于避免重复题目。
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### 六、升级与卸载
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- 升级：
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- 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）。
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- 建议保留 `paper/` 目录以延续历史记录。
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- 卸载：
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- 删除安装目录（例如 `MathExamGenerator/`）。
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- 如不再需要历史与试卷，可一并删除 `paper/` 目录。
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### 七、常见问题（FAQ）
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- 运行时报错“缺少 DLL”或“找不到入口”：
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- 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。
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- 中文显示异常或乱码：
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- 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。
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- 无法生成试卷或提示无权限：
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- 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`）。
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- 题目数量提示不在范围：
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- 请输入 `10`–`30` 的整数；否则程序会提示重新输入。
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### 八、Linux / macOS 编译与部署（可选）
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- 在具备 `g++` 的环境下编译：
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```bash
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cd src
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make
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# 或
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g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -O2 -o math_exam_generator main.cc app.cc auth.cc exam.cc login.cc utils.cc
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```
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- 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`
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