# 数学试卷生成系统

## 项目简介

这是一个智能数学试卷生成系统，能够根据不同年级（小学、初中、高中）自动生成相应难度的数学题目，并保存为试卷文件。

## 系统特性

### 🎯 核心功能
- **多年级支持**：支持小学、初中、高中三个年级的题目生成
- **智能题目生成**：根据年级自动调整题目难度和类型
- **重复检测**：防止生成重复题目，确保试卷质量
- **文件保存**：自动保存试卷到指定目录，支持时间戳命名

### 🚀 性能优化
- **高效缓存机制**：智能缓存用户题目，支持LRU和时间过期策略
- **优化文件I/O**：使用NIO和缓冲区提升文件操作性能
- **内存管理**：自动清理过期缓存，防止内存泄漏
- **异常处理**：完善的错误处理和降级机制

### 🎨 用户体验
- **美观界面**：现代化的控制台界面设计
- **进度显示**：题目生成过程中显示实时进度条
- **即时预览**：生成完成后立即预览题目内容
- **友好提示**：清晰的操作指引和状态反馈

## 题目类型

### 小学数学
- 基础四则运算（加减乘除）
- 简单括号表达式
- 数值范围：1-100

### 初中数学
- 复杂四则运算
- 多层括号嵌套
- 平方运算
- 数值范围：1-1000

### 高中数学
- 三角函数（sin, cos, tan）
- 根式运算（√）
- 幂运算（x²）
- 复合函数表达式
- 数值范围：1-10000

## 系统架构

```
src/com/mathpaper/
├── Main.java                 # 主程序入口
├── model/
│   └── User.java            # 用户模型
├── generator/
│   ├── QuestionGenerator.java    # 题目生成器接口
│   ├── PrimaryGenerator.java     # 小学题目生成器
│   ├── JuniorGenerator.java      # 初中题目生成器
│   └── SeniorGenerator.java      # 高中题目生成器
└── util/
    ├── FileUtil.java        # 文件操作工具
    └── DuplicateChecker.java # 重复检测工具
```

## 使用方法

### 启动程序
```bash
# Windows PowerShell
.\start.ps1

# 或直接运行
java com.mathpaper.Main
```

### 操作流程
1. **登录**：输入用户名（3-20位字母、数字或下划线）
2. **选择年级**：选择小学、初中或高中
3. **生成试卷**：输入题目数量（1-50道）
4. **查看结果**：系统自动保存并预览生成的试卷

### 文件结构
```
doc/paper/用户名/时间戳.txt
```
例如：`doc/paper/test123/2025-09-28-22-50-30.txt`

## 技术特点

### 代码质量
- **模块化设计**：清晰的分层架构，职责分离
- **设计模式**：使用工厂模式、策略模式等
- **异常处理**：完善的错误处理和用户友好的提示
- **代码规范**：统一的编码风格和命名规范

### 性能优化
- **缓存策略**：
  - LRU缓存淘汰算法
  - 时间过期自动清理
  - 最大缓存用户数限制
- **文件I/O优化**：
  - NIO文件操作
  - 8KB缓冲区
  - UTF-8编码支持
- **内存管理**：
  - 自动垃圾回收
  - 资源及时释放
  - 内存泄漏防护

### 用户体验
- **响应式界面**：实时进度反馈
- **智能提示**：操作指引和错误提示
- **数据验证**：输入参数严格验证
- **容错处理**：优雅的错误恢复机制

## 开发环境

- **Java版本**：Java 8+
- **编码格式**：UTF-8
- **操作系统**：Windows/Linux/macOS
- **依赖**：无外部依赖，纯Java实现

## 版本历史

### v2.1 (当前版本)
- ✅ 完成性能优化和代码重构
- ✅ 优化用户界面和交互体验
- ✅ 增强缓存机制和内存管理
- ✅ 改进文件I/O操作效率
- ✅ 完善异常处理和错误恢复

### v2.0
- ✅ 重构代码架构，提升可维护性
- ✅ 优化题目生成算法
- ✅ 增加重复检测功能
- ✅ 改进用户界面设计

### v1.0
- ✅ 基础功能实现
- ✅ 多年级题目生成
- ✅ 文件保存功能

## 贡献指南

欢迎提交Issue和Pull Request来改进这个项目！

## 许可证

本项目采用MIT许可证。