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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

// 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

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

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：

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

功能验证清单

✅ 已实现功能

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

✅ 符合项目要求

• 不使用数据库存储
• 所有功能通过图形界面操作
• 完整的用户流程
• 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