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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

# 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。