Merge branch 'develop' of https://bdgit.educoder.net/hnu202326010214/math into develop

doc/README.md

@@ -0,0 +1,33 @@
+# 中小学数学卷子自动生成程序 - 使用说明
+
+## 1. 项目功能
+- **登录验证**：预设小学/初中/高中各3个账号，密码统一为123。
+- **题目生成**：按学段生成符合难度的题目（小学+-*/()、初中含平方/根号、高中含三角函数）。
+- **学段切换**：登录后输入“切换为XX”（如“切换为初中”）可切换出题类型。
+- **题目查重**：同一老师生成的题目不与历史题目重复。
+- **文件保存**：题目按“年-月-日-时-分-秒.txt”保存到用户专属文件夹。
+
+## 2. 预设账号
+| 学段   | 用户名  | 密码 |
+|--------|------|------|
+| 小学   | 张三 1 | 123  |
+| 小学   | 张三 2 | 123  |
+| 小学   | 张三 3 | 123  |
+| 初中   | 李四 1 | 123  |
+| 初中   | 李四 2 | 123  |
+| 初中   | 李四 3 | 123  |
+| 高中   | 王五 1 | 123  |
+| 高中   | 王五 2 | 123  |
+| 高中   | 王五 3 | 123  |
+
+## 3. 使用步骤
+1. **运行程序**：执行`com.mathpaper.main.Main`类的`main`方法。
+2. **登录**：输入“用户名 密码”（如“张三 1 123”），登录成功后显示当前学段。
+3. **生成题目**：输入10-30的数字，程序自动生成并保存题目。
+4. **切换学段**：输入“切换为初中”（示例），切换后可生成对应学段题目。
+5. **退出登录**：输入-1，返回登录界面。
+
+## 4. 注意事项
+- 题目数量仅支持10-30，输入其他数字（除-1外）会提示重试。
+- 生成的题目保存在项目根目录`generated_papers`下的用户文件夹中，请勿手动删除。
+- 切换学段时需严格按照“切换为小学/初中/高中”格式输入，否则提示无效。

src/com/mathpaper/file/FileHandler.java

@@ -0,0 +1,49 @@
+package com.mathpaper.file;
+
+import java.io.File;
+import java.io.FileWriter;
+import java.io.IOException;
+import java.nio.charset.StandardCharsets;
+import java.text.SimpleDateFormat;
+import java.util.Date;
+import java.util.List;
+
+public class FileHandler {
+    // 基础目录：项目根目录下的“generated_papers”（相对路径，符合需求）
+    public static final String BASE_DIR = "generated_papers";
+
+    // 创建用户专属文件夹（若不存在）
+    public String createUserDir(String username) {
+        String userDirPath = BASE_DIR + File.separator + username;
+        File userDir = new File(userDirPath);
+        if (!userDir.exists()) {
+            if (userDir.mkdirs()) {
+                System.out.println("用户文件夹创建成功：" + userDirPath);
+            } else {
+                System.out.println("用户文件夹创建失败！");
+            }
+        }
+        return userDirPath;
+    }
+
+    // 保存题目到文件（格式：年-月-日-时-分-秒.txt）
+    public void saveQuestions(String username, List<String> questions) {
+        String userDirPath = createUserDir(username);
+        // 生成文件名（符合需求格式）
+        String fileName = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd-HH-mm-ss").format(new Date()) + ".txt";
+        String filePath = userDirPath + File.separator + fileName;
+
+        // 写入题目（每题空一行）
+        try (FileWriter writer = new FileWriter(filePath, StandardCharsets.UTF_8)) {
+            for (int i = 0; i < questions.size(); i++) {
+                writer.write(questions.get(i));
+                if (i != questions.size() - 1) {
+                    writer.write("\n\n"); // 每题之间空一行
+                }
+            }
+            System.out.println("题目保存成功！文件路径：" + filePath);
+        } catch (IOException e) {
+            System.out.println("保存题目失败：" + e.getMessage());
+        }
+    }
+}

src/com/mathpaper/main/Main.java

@@ -0,0 +1,128 @@
+package com.mathpaper.main;
+
+import com.mathpaper.user.AccountManager;
+import com.mathpaper.question.QuestionGenerator;
+import com.mathpaper.question.PrimaryQuestionGenerator;
+import com.mathpaper.question.JuniorQuestionGenerator;
+import com.mathpaper.question.SeniorQuestionGenerator;
+import com.mathpaper.file.FileHandler;
+import java.util.List;
+import java.util.Scanner;
+
+public class Main {
+    private static final Scanner SCANNER = new Scanner(System.in);
+    private static final FileHandler FILE_HANDLER = new FileHandler();
+
+    public static void main(String[] args) {
+        System.out.println("=== 中小学数学卷子自动生成程序 ===");
+        while (true) {
+            // 1. 登录流程（完全不变）
+            String username = login();
+            if (username == null) continue;
+
+            // 2. 登录后操作：初始学段为账号对应的学段（完全不变）
+            String currentType = AccountManager.getAccountType(username);
+            while (true) {
+                // 提示信息：始终使用当前有效的 currentType（无效切换后不变）
+                System.out.print("\n准备生成" + currentType + "数学题目，请输入生成题目数量（10-30，输入-1退出当前用户）：");
+                String input = SCANNER.nextLine().trim();
+
+                // 处理学段切换：传入当前学段，确保无效时保留原学段
+                if (input.startsWith("切换为")) {
+                    // 关键修改：接收方法返回的学段（有效则更新，无效则保持原值）
+                    currentType = handleTypeSwitch(input, currentType);
+                    continue;
+                }
+
+                // 处理题目数量输入（完全不变）
+                int count = parseCount(input);
+                if (count == -1) {
+                    System.out.println("退出当前用户，返回登录界面...");
+                    break;
+                }
+                if (count == -2) {
+                    System.out.println("输入无效，请重新输入！");
+                    continue;
+                }
+
+                // 3. 生成并保存题目
+                QuestionGenerator generator = getGenerator(currentType);
+                List<String> questions = generator.generate(count, username);
+                FILE_HANDLER.saveQuestions(username, questions);
+
+                // 4. 继续操作提示
+                System.out.print("是否继续生成" + currentType + "题目？（输入“是”继续，其他返回主页）：");
+                if (!SCANNER.nextLine().trim().equals("是")) {
+                    System.out.println("返回主页，可重新输入数量或切换学段...");
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    // 登录逻辑
+    private static String login() {
+        while (true) {
+            System.out.print("请输入用户名和密码（空格隔开）：");
+            String input = SCANNER.nextLine().trim();
+            String[] parts = input.split(" ");
+
+            if (parts.length < 2) {
+                System.out.println("输入格式错误！示例：元歌1 123");
+                continue;
+            }
+            String username = input.substring(0, input.lastIndexOf(" "));
+            String password = input.substring(input.lastIndexOf(" ") + 1);
+
+            if (AccountManager.validate(username, password)) {
+                System.out.println("登录成功！当前选择为" + AccountManager.getAccountType(username) + "出题");
+                return username;
+            } else {
+                System.out.println("请输入正确的用户名、密码");
+            }
+        }
+    }
+
+    /**
+     * 关键修改：新增 currentType 参数，无效输入时返回原学段（保持修改前）
+     * 其他逻辑（提示文字、有效学段判断）完全不变
+     */
+    private static String handleTypeSwitch(String input, String currentType) {
+        String targetType = input.substring(3).trim();
+        // 有效学段：正常切换并返回新学段
+        if (targetType.equals("小学") || targetType.equals("初中") || targetType.equals("高中")) {
+            System.out.println("成功切换为" + targetType);
+            return targetType;
+        }
+        // 无效学段：仅提示错误，返回原学段（不改变 currentType）
+        else {
+            System.out.println("请输入小学､初中和高中三个选项中的一个");
+            return currentType; // 核心：返回修改前的学段，保持不变
+        }
+    }
+
+    // 解析题目数量（完全不变）
+    private static int parseCount(String input) {
+        try {
+            int count = Integer.parseInt(input);
+            if (count == -1) return -1;
+            if (count >= 10 && count <= 30) return count;
+            System.out.println("题目数量需在10-30之间！");
+            return -2;
+        } catch (NumberFormatException e) {
+            return -2;
+        }
+    }
+
+    // 获取出题器（完全不变）
+    private static QuestionGenerator getGenerator(String type) {
+        switch (type) {
+            case "小学": return new PrimaryQuestionGenerator();
+            case "初中": return new JuniorQuestionGenerator();
+            case "高中": return new SeniorQuestionGenerator();
+            default:
+                // 兜底：避免极端情况崩溃，默认生成小学题
+                System.out.println("学段异常，默认生成小学数学题目");
+                return new PrimaryQuestionGenerator();
+        }
+    }
+}

src/com/mathpaper/question/JuniorQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,52 @@
+package com.mathpaper.question;
+
+import com.mathpaper.util.Utils;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+import java.util.Random;
+
+public class JuniorQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private final QuestionChecker checker = new QuestionChecker();
+    private final Random RANDOM = new Random();
+
+    @Override
+    public List<String> generate(int count, String username) {
+        List<String> questions = new ArrayList<>();
+        while (questions.size() < count) {
+            String expr = generateSingle();
+            if (!checker.isDuplicate(username, expr)) {
+                questions.add((questions.size() + 1) + ". " + expr + " = ");
+            }
+        }
+        return questions;
+    }
+
+    // 生成一道初中题（确保含平方/开根号）
+    private String generateSingle() {
+        String expr = "";
+        do {
+            int operandCount = Utils.getOperandCount();
+            StringBuilder exprBuilder = new StringBuilder();
+
+            for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
+                int num = Utils.getRandomOperand();
+                String operand;
+
+                // 30%概率将操作数改为平方或开根号
+                if (RANDOM.nextDouble() < 0.3) {
+                    operand = RANDOM.nextBoolean() ? Utils.getSquare(String.valueOf(num)) : Utils.getSqrt(String.valueOf(num));
+                } else {
+                    operand = String.valueOf(num);
+                }
+
+                exprBuilder.append(operand);
+                if (i < operandCount - 1) {
+                    exprBuilder.append(" ").append(Utils.getPrimaryOp()).append(" ");
+                }
+            }
+
+            expr = Utils.addBrackets(exprBuilder.toString());
+        } while (!Utils.isJuniorValid(expr)); // 校验难度
+        return expr;
+    }
+}

src/com/mathpaper/question/PrimaryQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,40 @@
+package com.mathpaper.question;
+
+import com.mathpaper.util.Utils;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+
+public class PrimaryQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private final QuestionChecker checker = new QuestionChecker();
+
+    @Override
+    public List<String> generate(int count, String username) {
+        List<String> questions = new ArrayList<>();
+        // 生成不重复题目
+        while (questions.size() < count) {
+            String expr = generateSingle();
+            if (!checker.isDuplicate(username, expr)) {
+                // 添加题号和等号（如“1. 2 + 3 = ”）
+                questions.add((questions.size() + 1) + ". " + expr + " = ");
+            }
+        }
+        return questions;
+    }
+
+    // 生成一道小学题
+    private String generateSingle() {
+        int operandCount = Utils.getOperandCount();
+        StringBuilder expr = new StringBuilder();
+
+        // 拼接操作数和运算符
+        for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
+            expr.append(Utils.getRandomOperand());
+            if (i < operandCount - 1) {
+                expr.append(" ").append(Utils.getPrimaryOp()).append(" ");
+            }
+        }
+
+        // 添加括号（可选）
+        return Utils.addBrackets(expr.toString());
+    }
+}

src/com/mathpaper/question/QuestionChecker.java

@@ -0,0 +1,66 @@
+package com.mathpaper.question;
+
+import com.mathpaper.file.FileHandler;
+import java.io.File;
+import java.io.FileNotFoundException;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+import java.util.Scanner;
+
+public class QuestionChecker {
+    private static final String BASE_DIR = FileHandler.BASE_DIR;
+
+    // 检查题目是否重复（参数：用户名、新题目核心内容）
+    public boolean isDuplicate(String username, String newExpr) {
+        String userDirPath = BASE_DIR + File.separator + username;
+        File userDir = new File(userDirPath);
+
+        // 若用户文件夹不存在，无历史题目，不重复
+        if (!userDir.exists()) {
+            return false;
+        }
+
+        // 读取用户所有历史题目文件
+        File[] historyFiles = userDir.listFiles(f -> f.getName().endsWith(".txt"));
+        if (historyFiles == null || historyFiles.length == 0) {
+            return false;
+        }
+
+        // 收集所有历史题目核心内容
+        List<String> historyExprs = new ArrayList<>();
+        for (File file : historyFiles) {
+            historyExprs.addAll(readHistoryExprs(file));
+        }
+
+        // 对比新题目（忽略题号和等号）
+        String newCore = extractCoreExpr(newExpr);
+        for (String historyCore : historyExprs) {
+            if (historyCore.equals(newCore)) {
+                return true; // 重复
+            }
+        }
+        return false; // 不重复
+    }
+
+    // 从历史文件中读取题目核心内容
+    private List<String> readHistoryExprs(File file) {
+        List<String> exprs = new ArrayList<>();
+        try (Scanner scanner = new Scanner(file)) {
+            while (scanner.hasNextLine()) {
+                String line = scanner.nextLine().trim();
+                // 仅处理题目行（格式：“1. ... = ”）
+                if (line.matches("^\\d+\\. .+ = $")) {
+                    exprs.add(extractCoreExpr(line.replaceFirst("^\\d+\\. ", "")));
+                }
+            }
+        } catch (FileNotFoundException e) {
+            System.out.println("读取历史文件失败：" + e.getMessage());
+        }
+        return exprs;
+    }
+
+    // 提取题目核心内容（去掉“ = ”）
+    private String extractCoreExpr(String expr) {
+        return expr.replace(" = ", "").trim();
+    }
+}

src/com/mathpaper/question/QuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,8 @@
+package com.mathpaper.question;
+
+import java.util.List;
+
+public interface QuestionGenerator {
+    // 生成count道不重复题目（参数：题目数量、当前用户名（用于查重））
+    List<String> generate(int count, String username);
+}

src/com/mathpaper/question/SeniorQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,54 @@
+package com.mathpaper.question;
+
+import com.mathpaper.util.Utils;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+import java.util.Random;
+
+public class SeniorQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private final QuestionChecker checker = new QuestionChecker();
+    private final Random RANDOM = new Random();
+
+    @Override
+    public List<String> generate(int count, String username) {
+        List<String> questions = new ArrayList<>();
+        while (questions.size() < count) {
+            String expr = generateSingle();
+            if (!checker.isDuplicate(username, expr)) {
+                questions.add((questions.size() + 1) + ". " + expr + " = ");
+            }
+        }
+        return questions;
+    }
+
+    // 生成一道高中题（确保含三角函数）
+    private String generateSingle() {
+        String expr;
+        do {
+            int operandCount = Utils.getOperandCount();
+            StringBuilder exprBuilder = new StringBuilder();
+
+            for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
+                String operand;
+                // 40%概率生成三角函数，30%平方/开根号，30%普通数
+                double prob = RANDOM.nextDouble();
+                if (prob < 0.4) {
+                    operand = Utils.getTrigFunc();
+                } else if (prob < 0.7) {
+                    int num = Utils.getRandomOperand();
+                    operand = RANDOM.nextBoolean() ? Utils.getSquare(String.valueOf(num)) : Utils.getSqrt(String.valueOf(num));
+                } else {
+                    operand = String.valueOf(Utils.getRandomOperand());
+                }
+
+                exprBuilder.append(operand);
+                if (i < operandCount - 1) {
+                    exprBuilder.append(" ").append(Utils.getPrimaryOp()).append(" ");
+                }
+            }
+
+            expr = Utils.addBrackets(exprBuilder.toString());
+        } while (!Utils.isSeniorValid(expr)); // 校验难度
+        return expr;
+    }
+}

src/com/mathpaper/user/Account.java

@@ -0,0 +1,19 @@
+package com.mathpaper.user;
+
+public class Account {
+    private String username;
+    private String password;
+    private String type; // 小学/初中/高中
+
+    // 构造方法
+    public Account(String username, String password, String type) {
+        this.username = username;
+        this.password = password;
+        this.type = type;
+    }
+
+    // Getter方法（无Setter，确保账号信息不可篡改）
+    public String getUsername() { return username; }
+    public String getPassword() { return password; }
+    public String getType() { return type; }
+}

src/com/mathpaper/user/AccountManager.java

@@ -0,0 +1,45 @@
+package com.mathpaper.user;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+
+public class AccountManager {
+    // 预设账号列表（静态初始化，程序启动时加载）
+    private static final List<Account> ACCOUNTS;
+
+    static {
+        ACCOUNTS = new ArrayList<>();
+        // 小学账号
+        ACCOUNTS.add(new Account("张三1", "123", "小学"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("张三2", "123", "小学"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("张三3", "123", "小学"));
+        // 初中账号
+        ACCOUNTS.add(new Account("李四1", "123", "初中"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("李四2", "123", "初中"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("李四3", "123", "初中"));
+        // 高中账号
+        ACCOUNTS.add(new Account("王五1", "123", "高中"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("王五2", "123", "高中"));
+        ACCOUNTS.add(new Account("王五3", "123", "高中"));
+    }
+
+    // 验证用户名和密码是否正确
+    public static boolean validate(String username, String password) {
+        for (Account acc : ACCOUNTS) {
+            if (acc.getUsername().equals(username) && acc.getPassword().equals(password)) {
+                return true;
+            }
+        }
+        return false;
+    }
+
+    // 根据用户名获取学段（登录验证通过后调用）
+    public static String getAccountType(String username) {
+        for (Account acc : ACCOUNTS) {
+            if (acc.getUsername().equals(username)) {
+                return acc.getType();
+            }
+        }
+        return null; // 理论上不会触发（已验证账号）
+    }
+}

src/com/mathpaper/util/Utils.java

@@ -0,0 +1,118 @@
+package com.mathpaper.util;
+
+import java.util.Random;
+import java.util.regex.Matcher;
+import java.util.regex.Pattern;
+
+public class Utils {
+    private static final Random RANDOM = new Random();
+    private static final String[] PRIMARY_OPS = {"+", "-", "*", "/"};
+    private static final String[] TRIG_FUNCS = {"sin", "cos", "tan"};
+    private static final Pattern SUB_EXPR_PATTERN = Pattern.compile("\\d+\\s[+\\-*/]\\s\\d+");
+
+    // 生成1-100的随机操作数
+    public static int getRandomOperand() {
+        return RANDOM.nextInt(100) + 1;
+    }
+
+    // 生成2-5个操作数
+    public static int getOperandCount() {
+        return RANDOM.nextInt(4) + 2;
+    }
+
+    // 生成小学随机运算符
+    public static String getPrimaryOp() {
+        return PRIMARY_OPS[RANDOM.nextInt(PRIMARY_OPS.length)];
+    }
+
+    // 生成三角函数
+    public static String getTrigFunc() {
+        String func = TRIG_FUNCS[RANDOM.nextInt(TRIG_FUNCS.length)];
+        int angle = RANDOM.nextInt(181);
+        return func + "(" + angle + ")°";
+    }
+
+    // 生成平方
+    public static String getSquare(String num) {
+        return num + "\u00B2";
+    }
+
+    // 生成开根号
+    public static String getSqrt(String num) {
+        return "√(" + num + ")";
+    }
+
+    // 添加括号（拆分后主方法）
+    public static String addBrackets(String expr) {
+        if (!shouldAddBrackets(expr)) return expr;
+        Matcher matcher = SUB_EXPR_PATTERN.matcher(expr);
+        int[] positions = findValidSubExpression(matcher, expr);
+        return positions[0] == -1 ? expr : wrapSubExpression(expr, positions);
+    }
+
+    // 辅助：判断是否需要添加括号
+    private static boolean shouldAddBrackets(String expr) {
+        return expr.length() >= 5 && countOperands(expr) >= 3 && RANDOM.nextBoolean();
+    }
+
+    // 辅助：查找合法的子表达式位置
+    private static int[] findValidSubExpression(Matcher matcher, String expr) {
+        int[] positions = {-1, -1};
+        while (matcher.find()) {
+            if (matcher.start() > 0 || matcher.end() < expr.length() - 1) {
+                positions[0] = matcher.start();
+                positions[1] = matcher.end();
+                break;
+            }
+        }
+        return positions;
+    }
+
+    // 辅助：用括号包裹子表达式
+    private static String wrapSubExpression(String expr, int[] positions) {
+        return expr.substring(0, positions[0]) + "(" +
+                expr.substring(positions[0], positions[1]) + ")" +
+                expr.substring(positions[1]);
+    }
+
+    // 统计操作数数量
+    private static int countOperands(String expr) {
+        return expr.split("\\s[+\\-*/]\\s").length;
+    }
+
+    // 校验初中题目
+    public static boolean isJuniorValid(String expr) {
+        return expr.contains("\u00B2") || expr.contains("√");
+    }
+
+    // 校验高中题目
+    public static boolean isSeniorValid(String expr) {
+        return expr.contains("sin") || expr.contains("cos") || expr.contains("tan");
+    }
+
+    // 验证表达式合法性
+    public static boolean isValidExpression(String expr) {
+        return hasValidOperator(expr) && !hasConsecutiveOperators(expr) && hasMatchingBrackets(expr);
+    }
+
+    // 辅助：检查是否包含至少一个运算符
+    private static boolean hasValidOperator(String expr) {
+        return expr.matches(".*[+\\-*/].*");
+    }
+
+    // 辅助：检查是否有连续运算符
+    private static boolean hasConsecutiveOperators(String expr) {
+        return expr.matches(".*[+\\-*/]\\s*[+\\-*/].*");
+    }
+
+    // 辅助：检查括号是否匹配
+    private static boolean hasMatchingBrackets(String expr) {
+        int bracketCount = 0;
+        for (char c : expr.toCharArray()) {
+            if (c == '(') bracketCount++;
+            else if (c == ')') bracketCount--;
+            if (bracketCount < 0) return false;
+        }
+        return bracketCount == 0;
+    }
+}