## 小初高数学学习软件 - 代码说明文档


## 项目概述

本项目是一个面向小学、初中和高中学生的数学学习软件，提供图形化界面的数学题目练习和测试功能。软件采用JavaFX开发，实现了用户注册、登录、题目生成、在线答题和成绩统计等完整功能。

## 项目结构

```
src/
├── Main.java                 # 主程序入口，界面控制器
├── QuestionGenerator.java    # 题目生成器
├── ExamManager.java          # 试卷管理器
├── User.java                 # 用户实体类
└── MailSender.java           # 邮件发送器
```

## 核心功能模块

### 1. 用户管理模块

#### 功能特性

- **双方式登录**：支持邮箱或用户名登录
- **用户注册**：邮箱验证、用户名设置（4-10位）
- **密码管理**：6-10位，必须包含大小写字母和数字
- **密码修改**：登录状态下可修改密码

#### 核心代码

```java
// 用户验证方法
private boolean isValidUsername(String username)    // 用户名格式验证
private boolean isValidEmail(String email)          // 邮箱格式验证  
private boolean isValidPassword(String password)    // 密码强度验证
```

### 2. 题目生成模块

#### 题目难度分级

**小学题目**

- 运算符：+、-、*、/
- 支持括号运算
- 操作数：1-100
- 操作数个数：2-5个

**初中题目**  

- 包含小学所有运算符
- 新增：平方(^2)、开根号(√)
- 确保每道题至少包含一个特殊运算符

**高中题目**

- 包含初中所有运算符
- 新增：sin、cos、tan三角函数
- 确保每道题至少包含一个三角函数

#### 核心算法

```java
public String generateQuestion(String type)         // 根据类型生成题目
public List<String> generateOptions(String answer)  // 生成选择题选项
```

### 3. 考试管理模块

#### 功能特性

- **题目查重**：同一试卷内题目不重复
- **进度跟踪**：实时显示答题进度
- **自动评分**：答完后自动计算分数
- **成绩展示**：显示得分、正确率、详细统计

#### 核心类

```java
public class ExamManager {
    public List<String> generateExam(int numQuestions)  // 生成指定数量题目
}
```

### 4. 界面导航流程

```
登录界面 → 注册界面 → 难度选择 → 题目数量输入 → 答题界面 → 成绩界面
     ↑                                                       ↓
     ←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←
```

## 技术实现细节

### 1. 数据存储

- 使用内存Map存储用户数据
- 题目历史记录在Session中维护
- 符合"不可以使用数据库存储数据"的要求

### 2. 邮件服务

- 使用QQ邮箱SMTP服务
- 异步发送验证码
- 支持注册验证功能

### 3. 界面设计

- 采用JavaFX图形界面
- 响应式布局设计
- 友好的用户交互提示

## 代码规范与架构

### 1. 类职责分离

- `Main.java`：界面控制和业务流程
- `QuestionGenerator.java`：题目生成算法
- `ExamManager.java`：试卷管理逻辑
- `User.java`：用户数据模型
- `MailSender.java`：邮件服务封装

### 2. 方法设计原则

- 单一职责原则
- 方法行数控制在40行以内
- 清晰的参数和返回值定义

## 配置要求

### 运行环境

- Java 8及以上
- JavaFX SDK
- 网络连接（用于邮件发送）

### 邮箱配置

在`Main.java`中修改发件邮箱配置：

```java
private MailSender mailSender = new MailSender("你的邮箱", "授权码");
```

## 功能验证清单

### ✅ 已实现功能

- [x] 图形化界面操作
- [x] 用户注册与邮箱验证
- [x] 密码强度验证（6-10位，大小写字母+数字）
- [x] 双方式登录（邮箱/用户名）
- [x] 密码修改功能
- [x] 三难度题目生成（小学、初中、高中）
- [x] 题目数量限制（10-30题）
- [x] 选择题形式答题
- [x] 自动评分与成绩展示
- [x] 继续做题/退出选择

### ✅ 符合项目要求

- [x] 不使用数据库存储
- [x] 所有功能通过图形界面操作
- [x] 完整的用户流程
- [x] 题目符合各学段难度要求

## 使用说明

1. **首次使用**：点击"前往注册"，设置用户名、邮箱，接收验证码完成注册
2. **登录系统**：使用邮箱或用户名+密码登录
3. **选择难度**：根据学习阶段选择小学、初中或高中
4. **设置题量**：输入10-30之间的题目数量
5. **开始答题**：逐题作答，系统自动记录进度
6. **查看成绩**：答题完成后查看详细成绩统计
7. **继续学习**：可选择继续做题或退出系统



## 

*最后更新：2025年10月12日*