From 58fb38ebbe6d90fe8a882121edf1e9a726b13220 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: yyx <20328610@qq.com>
Date: Sat, 27 Sep 2025 13:09:34 +0800
Subject: [PATCH 1/3] =?UTF-8?q?=E6=94=B9=E4=B8=BA=E6=95=B0=E6=8D=AE?=
 =?UTF-8?q?=E5=BA=93=E6=9F=A5=E9=87=8D=EF=BC=8C=E4=BC=98=E5=8C=96=E6=A0=BC?=
 =?UTF-8?q?=E5=BC=8F?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit

---
 src/main.py | 106 ++++++++++++++++++++++++++++++----------------------
 1 file changed, 62 insertions(+), 44 deletions(-)

diff --git a/src/main.py b/src/main.py
index 725de5c..01a3b30 100644
--- a/src/main.py
+++ b/src/main.py
@@ -1,5 +1,3 @@
-# src/main.py
-
 """
 中小学数学卷子自动生成程序（命令行版）
 功能要点：
@@ -10,12 +8,13 @@
 - 生成题目时避免与该账号已有文件中的题目重复（查重）。
 """
 
+# 标准库导入
 import os
 import sqlite3
 from datetime import datetime
 from typing import Callable, List, Set
 
-# 从 questions 模块导入题目生成函数
+# 本地应用模块导入
 from .questions import generate_primary_question, generate_middle_question, generate_high_question
 
 # ------------------------------
@@ -30,6 +29,7 @@ def init_db():
     conn = sqlite3.connect(DB_NAME)
     cursor = conn.cursor()
 
+    # 创建用户表
     cursor.execute("""
         CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
             username TEXT PRIMARY KEY,
@@ -37,6 +37,16 @@ def init_db():
             level TEXT NOT NULL
         )
     """)
+
+    # 新增：创建题目表，用于查重
+    cursor.execute("""
+        CREATE TABLE IF NOT EXISTS questions (
+            question TEXT PRIMARY KEY,
+            username TEXT NOT NULL,
+            level TEXT NOT NULL,
+            timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
+        )
+    """)
     conn.commit()
 
     predefined_accounts = {
@@ -49,14 +59,16 @@ def init_db():
         for username, password in users.items():
             cursor.execute("SELECT 1 FROM users WHERE username = ?", (username,))
             if cursor.fetchone() is None:
-                cursor.execute("INSERT INTO users (username, password, level) VALUES (?, ?, ?)",
-                               (username, password, level))
+                cursor.execute(
+                    "INSERT INTO users (username, password, level) VALUES (?, ?, ?)",
+                    (username, password, level)
+                )
 
     conn.commit()
     conn.close()
 
 
-def authenticate_user(username, password):
+def authenticate_user(username: str, password: str) -> (str, str):
     """
     通过查询数据库验证用户名和密码。
     返回： (level, username) 或 (None, None)
@@ -64,16 +76,17 @@ def authenticate_user(username, password):
     conn = sqlite3.connect(DB_NAME)
     cursor = conn.cursor()
 
-    cursor.execute("SELECT level FROM users WHERE username = ? AND password = ?",
-                   (username, password))
+    cursor.execute(
+        "SELECT level FROM users WHERE username = ? AND password = ?",
+        (username, password)
+    )
 
     result = cursor.fetchone()
     conn.close()
 
     if result:
         return result[0], username
-    else:
-        return None, None
+    return None, None
 
 # ------------------------------
 # 文件与查重相关函数
@@ -83,42 +96,42 @@ def _ensure_dir(path: str) -> None:
     """确保目录存在，不存在则创建。"""
     os.makedirs(path, exist_ok=True)
 
-def _read_existing_questions(folder: str) -> Set[str]:
+def _read_existing_questions_from_db(username: str) -> Set[str]:
     """
-    读取指定文件夹下所有文本文件，返回其中已存在的题目集合。
+    从数据库中读取指定用户已存在的题目集合。
     """
-    questions = set()
-    if not os.path.isdir(folder):
-        return questions
-    for fname in os.listdir(folder):
-        if not fname.lower().endswith(".txt"):
-            continue
-        fpath = os.path.join(folder, fname)
+    conn = sqlite3.connect(DB_NAME)
+    cursor = conn.cursor()
+    cursor.execute("SELECT question FROM questions WHERE username = ?", (username,))
+    existing_questions = {row[0] for row in cursor.fetchall()}
+    conn.close()
+    return existing_questions
+
+def _save_new_questions_to_db(new_questions: List[str], username: str, level: str):
+    """
+    将新生成的题目保存到数据库中。
+    """
+    conn = sqlite3.connect(DB_NAME)
+    cursor = conn.cursor()
+    for question in new_questions:
         try:
-            with open(fpath, "r", encoding="utf-8") as f:
-                for line in f:
-                    s = line.strip()
-                    if not s:
-                        continue
-                    if s.split(".", 1)[0].isdigit() and s.count(".") >= 1:
-                        parts = s.split(".", 1)
-                        if len(parts) == 2:
-                            content = parts[1].strip()
-                        else:
-                            content = s
-                    else:
-                        content = s
-                    if content:
-                        questions.add(content)
-        except Exception:
-            continue
-    return questions
+            cursor.execute(
+                "INSERT OR IGNORE INTO questions (question, username, level) VALUES (?, ?, ?)",
+                (question, username, level)
+            )
+        except sqlite3.Error as exc:
+            print(f"Error saving question to database: {exc}")
+            conn.rollback()
+    conn.commit()
+    conn.close()
 
 # ------------------------------
 # 生成卷子并保存
 # ------------------------------
 
-def generate_paper(level: str, count: int, folder: str) -> str:
+def generate_paper(
+    level: str, count: int, folder: str, username: str
+) -> str:
     """
     根据 level 和题目数量 count 生成一个卷子并保存。
     """
@@ -133,7 +146,7 @@ def generate_paper(level: str, count: int, folder: str) -> str:
     else:
         raise ValueError("level 必须是：小学、初中或高中")
 
-    existing = _read_existing_questions(folder)
+    existing = _read_existing_questions_from_db(username)
 
     new_questions: List[str] = []
     attempt_limit = count * 20
@@ -146,7 +159,7 @@ def generate_paper(level: str, count: int, folder: str) -> str:
             new_questions.append(q_norm)
 
     if len(new_questions) < count:
-        print("提示：未能生成足够的不重复题目，请稍后再试或清理旧卷子。")
+        print("提示：未能生成足够的不重复题目，请稍后再试或清理已有卷子后重试。")
         return ""
 
     filename = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d-%H-%M-%S") + ".txt"
@@ -156,6 +169,9 @@ def generate_paper(level: str, count: int, folder: str) -> str:
         with open(filepath, "w", encoding="utf-8") as f:
             for idx, q in enumerate(new_questions, start=1):
                 f.write(f"{idx}. {q}\n\n")
+
+        _save_new_questions_to_db(new_questions, username, level)
+
     except Exception as exc:
         print("保存文件失败：", exc)
         return ""
@@ -186,8 +202,7 @@ def login_prompt() -> (str, str):
         if level:
             print(f"当前选择为 {level} 出题")
             return level, auth_username
-        else:
-            print("请输入正确的用户名、密码")
+        print("请输入正确的用户名、密码")
 
 def main_loop() -> None:
     """主循环：登录->出题->可切换/退出登录"""
@@ -196,7 +211,10 @@ def main_loop() -> None:
         user_folder = os.path.join("papers", username)
 
         while True:
-            prompt = f"准备生成 {level} 数学题目，请输入生成题目数量（输入 -1 退出当前用户，或输入'切换为 XX'切换类型）："
+            prompt = (
+                f"准备生成 {level} 数学题目，请输入生成题目数量"
+                "（输入 -1 退出当前用户，或输入'切换为 XX'切换类型）："
+            )
             inp = input(prompt).strip()
 
             if inp.startswith("切换为"):
@@ -222,7 +240,7 @@ def main_loop() -> None:
                 print("题目数量必须在 10-30 之间（包含 10 和 30）")
                 continue
 
-            res = generate_paper(level, count, user_folder)
+            res = generate_paper(level, count, user_folder, username)
             if not res:
                 print("生成失败，请尝试更小的题目数量或清理已有卷子后重试。")
             else:
-- 
2.34.1


From 5a16ad6d52d4a8adaff3510dd13a50ec2cbc76fd Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: yyx <20328610@qq.com>
Date: Sat, 27 Sep 2025 13:39:31 +0800
Subject: [PATCH 2/3] =?UTF-8?q?=E5=88=A9=E7=94=A8abc=E6=A8=A1=E5=9D=97?=
 =?UTF-8?q?=E5=A2=9E=E5=8A=A0=E5=8F=AF=E6=89=A9=E5=B1=95=E6=80=A7?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit

---
 src/main.py      |  33 +++++----
 src/questions.py | 172 +++++++++++++++++++++++++++++------------------
 2 files changed, 127 insertions(+), 78 deletions(-)

diff --git a/src/main.py b/src/main.py
index 01a3b30..fe0093c 100644
--- a/src/main.py
+++ b/src/main.py
@@ -1,6 +1,6 @@
 """
 中小学数学卷子自动生成程序（命令行版）
-功能要点：
+要点：
 - 预设小学/初中/高中各 3 个账户，登录后按账号类型出题；
 - 题目数量有效范围 10-30，输入 -1 可退出当前用户重新登录；
 - 小学题只含 + - * / 和 ( )，初中题至少含平方或开根号，高中题至少含 sin/cos/tan；
@@ -12,10 +12,14 @@
 import os
 import sqlite3
 from datetime import datetime
-from typing import Callable, List, Set
+from typing import List, Set
 
 # 本地应用模块导入
-from .questions import generate_primary_question, generate_middle_question, generate_high_question
+from .questions import (
+    HighQuestionGenerator,
+    MiddleQuestionGenerator,
+    PrimaryQuestionGenerator,
+)
 
 # ------------------------------
 # 数据库管理
@@ -24,6 +28,14 @@ from .questions import generate_primary_question, generate_middle_question, gene
 DB_NAME = "accounts.db"
 VALID_LEVELS = ["小学", "初中", "高中"]
 
+# 将难度级别与对应的生成器类进行映射
+QUESTION_GENERATORS = {
+    "小学": PrimaryQuestionGenerator(),
+    "初中": MiddleQuestionGenerator(),
+    "高中": HighQuestionGenerator(),
+}
+
+
 def init_db():
     """初始化数据库和账户表，并导入预设数据。"""
     conn = sqlite3.connect(DB_NAME)
@@ -137,14 +149,10 @@ def generate_paper(
     """
     _ensure_dir(folder)
 
-    if level == "小学":
-        gen_func: Callable[[], str] = generate_primary_question
-    elif level == "初中":
-        gen_func = generate_middle_question
-    elif level == "高中":
-        gen_func = generate_high_question
-    else:
-        raise ValueError("level 必须是：小学、初中或高中")
+    # 使用多态性，动态获取生成器对象
+    generator = QUESTION_GENERATORS.get(level)
+    if not generator:
+        raise ValueError("无效的题目难度级别")
 
     existing = _read_existing_questions_from_db(username)
 
@@ -153,7 +161,8 @@ def generate_paper(
     attempts = 0
     while len(new_questions) < count and attempts < attempt_limit:
         attempts += 1
-        q = gen_func()
+        # 调用统一的 generate_question 方法
+        q = generator.generate_question()
         q_norm = " ".join(q.split())
         if q_norm not in existing and q_norm not in new_questions:
             new_questions.append(q_norm)
diff --git a/src/questions.py b/src/questions.py
index 9a36699..77575a3 100644
--- a/src/questions.py
+++ b/src/questions.py
@@ -1,94 +1,134 @@
+import abc
 import random
 from typing import List
 
 # ------------------------------
-# 工具：随机表达式生成（控制简单易懂）
+# 抽象基类和辅助函数
 # ------------------------------
 
-def _rand_numbers(n: int, lo: int = 1, hi: int = 100) -> List[int]:
-    """生成 n 个随机整数（闭区间），作为操作数使用。"""
-    return [random.randint(lo, hi) for _ in range(n)]
-
-def _join_with_ops(numbers: List[int], ops: List[str]) -> str:
-    """把数字列表用随机运算符连接成表达式字符串，可能加入括号。"""
-    expr = str(numbers[0])
-    for num in numbers[1:]:
-        op = random.choice(ops)
-        expr += f" {op} {num}"
-        # 20% 概率在表达式外层加一对括号
-        if random.random() < 0.2:
-            expr = "(" + expr + ")"
-    return expr
-
-def generate_primary_question() -> str:
+class QuestionGenerator(abc.ABC):
     """
-    生成小学题（仅包含 + - * / 和可能的括号）。
-    操作数个数在 1-5 个之间，且操作数取值 1-100。
+    题目生成器抽象基类。
+    定义了生成题目的统一接口，确保所有子类都遵循相同的契约。
     """
-    count = random.randint(2, 5)
-    nums = _rand_numbers(count)
-    ops = ["+", "-", "*", "/"]
-    return _join_with_ops(nums, ops)
 
-def generate_middle_question() -> str:
+    @abc.abstractmethod
+    def generate_question(self) -> str:
+        """
+        抽象方法：生成一道数学题目。
+        所有继承此类的子类都必须实现此方法。
+        """
+        raise NotImplementedError
+
+    @staticmethod
+    def _rand_numbers(n: int, lo: int = 1, hi: int = 100) -> List[int]:
+        """生成 n 个随机整数（闭区间），作为操作数使用。"""
+        return [random.randint(lo, hi) for _ in range(n)]
+
+    @staticmethod
+    def _join_with_ops(numbers: List[int], ops: List[str]) -> str:
+        """把数字列表用随机运算符连接成表达式字符串，可能加入括号。"""
+        expr = str(numbers[0])
+        for num in numbers[1:]:
+            op = random.choice(ops)
+            expr += f" {op} {num}"
+            # 20% 概率在表达式外层加一对括号
+            if random.random() < 0.2:
+                expr = "(" + expr + ")"
+        return expr
+
+# ------------------------------
+# 具体实现类
+# ------------------------------
+
+class PrimaryQuestionGenerator(QuestionGenerator):
     """
-    生成初中题：题目中至少包含一个平方或一个开根号运算符。
+    生成小学题目。
+    题目只包含 + - * / 和括号运算符。
     """
-    ops = ["+", "-", "*", "/"]
-    special_ops = ["^2", "√"]
 
-    num_count = random.randint(2, 5)
-    numbers = _rand_numbers(num_count)
+    def generate_question(self) -> str:
+        """
+        生成一道小学数学题目。
+        操作数个数在 1-5 个之间，且操作数取值 1-100。
+        """
+        count = random.randint(2, 5)
+        nums = self._rand_numbers(count)
+        ops = ["+", "-", "*", "/"]
+        return self._join_with_ops(nums, ops)
 
-    parts = []
-    for i in range(num_count):
-        parts.append(str(numbers[i]))
-        if i < num_count - 1:
-            parts.append(random.choice(ops))
 
-    special_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
+class MiddleQuestionGenerator(QuestionGenerator):
+    """
+    生成初中题目。
+    题目中至少包含一个平方或一个开根号运算符。
+    """
 
-    part_to_modify = parts[special_op_pos]
-    special_op = random.choice(special_ops)
+    def generate_question(self) -> str:
+        """
+        生成一道初中数学题目。
+        """
+        ops = ["+", "-", "*", "/"]
+        special_ops = ["^2", "√"]
 
-    if special_op == "√":
-        if num_count > 1:
-            parts[special_op_pos] = f"√({parts[special_op_pos]})"
-        else:
-            parts[special_op_pos] = f"√{parts[special_op_pos]}"
-    elif special_op == "^2":
-        if num_count > 1:
-            parts[special_op_pos] = f"({parts[special_op_pos]})^2"
-        else:
-            parts[special_op_pos] = f"{parts[special_op_pos]}^2"
+        num_count = random.randint(2, 5)
+        numbers = self._rand_numbers(num_count)
 
-    return "".join(parts)
+        parts = []
+        for i in range(num_count):
+            parts.append(str(numbers[i]))
+            if i < num_count - 1:
+                parts.append(random.choice(ops))
 
+        special_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
 
-def generate_high_question() -> str:
+        part_to_modify = parts[special_op_pos]
+        special_op = random.choice(special_ops)
+
+        if special_op == "√":
+            if num_count > 1:
+                parts[special_op_pos] = f"√({parts[special_op_pos]})"
+            else:
+                parts[special_op_pos] = f"√{parts[special_op_pos]}"
+        elif special_op == "^2":
+            if num_count > 1:
+                parts[special_op_pos] = f"({parts[special_op_pos]})^2"
+            else:
+                parts[special_op_pos] = f"{parts[special_op_pos]}^2"
+
+        return "".join(parts)
+
+
+class HighQuestionGenerator(QuestionGenerator):
     """
-    生成高中题：题目中至少包含 sin/cos/tan。
+    生成高中题目。
+    题目中至少包含 sin/cos/tan。
     """
-    ops = ["+", "-", "*", "/"]
-    trig_ops = ["sin", "cos", "tan"]
 
-    num_count = random.randint(2, 5)
-    numbers = _rand_numbers(num_count)
+    def generate_question(self) -> str:
+        """
+        生成一道高中数学题目。
+        """
+        ops = ["+", "-", "*", "/"]
+        trig_ops = ["sin", "cos", "tan"]
+
+        num_count = random.randint(2, 5)
+        numbers = self._rand_numbers(num_count)
 
-    parts = []
-    for i in range(num_count):
-        parts.append(str(numbers[i]))
-        if i < num_count - 1:
-            parts.append(random.choice(ops))
+        parts = []
+        for i in range(num_count):
+            parts.append(str(numbers[i]))
+            if i < num_count - 1:
+                parts.append(random.choice(ops))
 
-    trig_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
+        trig_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
 
-    part_to_modify = parts[trig_op_pos]
-    trig_op = random.choice(trig_ops)
+        part_to_modify = parts[trig_op_pos]
+        trig_op = random.choice(trig_ops)
 
-    parts[trig_op_pos] = f"{trig_op}({part_to_modify})"
+        parts[trig_op_pos] = f"{trig_op}({part_to_modify})"
 
-    if random.random() < 0.5:
-        return "(" + "".join(parts) + ")"
+        if random.random() < 0.5:
+            return "(" + "".join(parts) + ")"
 
-    return "".join(parts)
\ No newline at end of file
+        return "".join(parts)
\ No newline at end of file
-- 
2.34.1


From fd284a86a166fa9d3a53f8c92492cd19fab4502b Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: yyx <20328610@qq.com>
Date: Sun, 28 Sep 2025 18:28:31 +0800
Subject: [PATCH 3/3] =?UTF-8?q?=E7=BB=86=E8=8A=82=E4=BC=98=E5=8C=96?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit

---
 doc/README.md    |  79 +++++++++++++---------
 src/main.py      |  20 ++++--
 src/questions.py | 166 +++++++++++++++++++++++++++++++++--------------
 3 files changed, 179 insertions(+), 86 deletions(-)

diff --git a/doc/README.md b/doc/README.md
index 78a4209..e0608ac 100644
--- a/doc/README.md
+++ b/doc/README.md
@@ -2,47 +2,64 @@
 
 ## 一、项目概览
 
-本项目是一个命令行程序，旨在为小学、初中、高中不同年级的用户自动生成数学试卷。程序实现了用户登录、根据账户类型生成指定数量的题目、题目查重、以及按用户账户保存卷子等核心功能。所有账户信息都通过一个轻量级的 **SQLite 数据库**进行持久化管理，确保数据的稳定性和可扩展性。
+本项目是一个命令行程序，旨在为小学、初中、高中不同年级的用户自动生成数学试卷。程序实现了用户登录、根据账户类型生成指定数量的题目、题目查重、以及按用户账户保存卷子等核心功能。所有账户信息和已生成题目都通过一个轻量级的 **SQLite 数据库**进行持久化管理，确保数据的稳定性和查重的高效性。
 
-## 二、项目目录结构
+---
 
-X班_姓名_个人项目/├── src/│ ├── main.py # 程序主入口和命令行交互逻辑│ └── questions.py # 题目生成模块├── doc/│ └── README.md # 项目说明文档└── papers/ # 自动生成的试卷保存目录 (无需提交该目录)├── 张三1/│ └── 2025-09-25-16-30-01.txt└── ...
+## 二、核心功能
 
-## 三、运行环境与安装
+* **用户认证与退出**: 程序通过命令行接收用户名和密码。除了标准的登录流程，用户还可以在登录界面输入 `-2` 随时退出程序。
+* **智能题目生成**:
+    * **小学**: 题目只包含 `+ - * /` 和 `()`，并内置了鲁棒的校验逻辑，**确保答案为非负整数，且不会出现除零错误**。
+    * **初中/高中**: 题目操作数范围调整为 `1-5`。如果只有一个操作数，程序会直接对其进行开方、平方或三角函数运算，而不是生成带 `+ - * /` 的表达式。
+* **高效题目查重**: 所有老师（用户）已生成的题目都会被记录到中央数据库中。每次生成新题目时，程序会查询该用户的历史题目，确保不会生成重复的题目。
+* **命令行交互**: 用户可以通过输入 `-1` 退出当前账户，或使用“`切换为 XX`”（注意`切换为`后有一个空格）命令来切换题目类型，程序会进行严格的格式校验。
+* **文件保存**: 自动生成的试卷会保存在 `papers/<用户名>/` 目录下，并以 `年-月-日-时-分-秒.txt` 的格式命名。
+
+---
+
+## 三、项目目录结构
+
+个人项目/
+
+├── src/
+
+│   ├── main.py       # 程序主入口和命令行交互逻辑
+
+│   └── questions.py  # 题目生成模块
+
+├── doc/
+
+│   └── README.md     # 项目说明文档
+
+└── papers/           # 自动生成的试卷保存目录 (无需提交该目录)
+
+
+
+---
+
+## 四、运行环境与安装
 
 * **运行环境**: Python 3.8 或更高版本。
 * **依赖**: 本项目仅使用 Python 标准库，无需安装任何额外依赖。
-* **启动**: 在终端中，**进入项目的根目录**（即 `src` 目录的上层），执行以下命令来启动程序：`python -m src.main`
-
-## 四、预设账户
+* **启动**: 在终端中，进入 `src` 目录的上层，执行以下命令即可启动程序：
+    `python3 src/main.py` 或 `python src/main.py`
 
-程序启动时会自动初始化一个名为 `accounts.db` 的数据库文件，并导入以下预设账户。所有账户的密码均为 `123`。
+---
 
-| 账户类型 | 用户名 | 备注  |
-| --- | --- | --- |
-| 小学  | 张三1, 张三2, 张三3 |     |
-| 初中  | 李四1, 李四2, 李四3 |     |
-| 高中  | 王五1, 王五2, 王五3 |     |
+## 五、使用说明（交互流程）
 
-**登录示例**:在命令行提示符下，输入 `张三1 123` 并回车即可登录。
+1.  **启动程序**：运行上述命令后，程序将自动初始化数据库并提示登录。
+2.  **登录**：输入用户名和密码，例如：`张三1 123`，或输入 `-2` 退出。
+3.  **生成题目**：登录成功后，输入 `10-30` 之间的整数来指定题目数量。
+4.  **切换类型**：在登录状态下，输入 `切换为 初中` 或 `切换为 高中` 来更改题目类型。
+5.  **退出登录**：输入 `-1` 即可退出当前账户，返回登录界面。
 
-## 五、程序交互与功能说明
+---
 
-1. **登录**: 程序启动后会提示输入用户名和密码。成功登录后，系统会显示当前选择的出题类型。
-2. **题目数量**: 登录后，程序会提示输入生成题目的数量。有效范围为 **10-30** 题。
-3. **题目生成**:
-  * **小学题**: 题目只包含加、减、乘、除和括号运算符。
-  * **初中题**: 题目中至少包含一个平方或一个开根号运算符。
-  * **高中题**: 题目中至少包含 `sin`, `cos`, 或 `tan` 三角函数运算符。
-  * **操作数**: 每道题目包含的操作数在 **1-5** 个之间，数值范围为 **1-100**。
-4. **查重**: 生成题目时，程序会自动检查并避免与该账户已生成的卷子中的题目重复。
-5. **卷子保存**: 生成的卷子文件将自动保存至 `papers/<用户名>/` 目录下，文件名格式为 `年-月-日-时-分-秒.txt`。每道题目都有题号，且题目之间空一行，以确保格式清晰。
-6. **命令操作**:
-  * 输入 `-1` : 退出当前用户，返回登录界面。
-  * 输入 `切换为 XX` : 在登录状态下切换出题类型，`XX` 选项为 `小学`、`初中` 或 `高中`。
+## 六、说明与优化
 
-## 六、开发说明
+本项目在开发过程中，为了提升程序的**鲁棒性和易用性**，对部分需求进行了优化：
 
-* 本项目遵循 Google Python 风格指南。
-* 主要代码逻辑已按功能拆分为两个模块：`main.py` 负责程序主入口和交互，`questions.py` 负责题目生成。
-* 项目满足课程需求文档中的各项功能和规范。
\ No newline at end of file
+* **查重机制**: 采用 **SQLite 数据库**进行集中式查重，相比于通过读取文件进行查重，此方法更为高效、可靠，且不受文件误删等影响。
+* **题目生成**: 初中和高中题目新增了对单操作数表达式的生成，使其更符合实际教学场景。
\ No newline at end of file
diff --git a/src/main.py b/src/main.py
index fe0093c..50808cd 100644
--- a/src/main.py
+++ b/src/main.py
@@ -1,6 +1,6 @@
 """
 中小学数学卷子自动生成程序（命令行版）
-要点：
+功能要点：
 - 预设小学/初中/高中各 3 个账户，登录后按账号类型出题；
 - 题目数量有效范围 10-30，输入 -1 可退出当前用户重新登录；
 - 小学题只含 + - * / 和 ( )，初中题至少含平方或开根号，高中题至少含 sin/cos/tan；
@@ -13,6 +13,7 @@ import os
 import sqlite3
 from datetime import datetime
 from typing import List, Set
+import sys # 导入 sys 模块以支持程序退出
 
 # 本地应用模块导入
 from .questions import (
@@ -198,7 +199,13 @@ def login_prompt() -> (str, str):
     要求格式："用户名 密码"（用空格分开）。
     """
     while True:
-        raw = input("请输入用户名和密码（空格隔开）：").strip()
+        raw = input("请输入用户名和密码（空格隔开 或 输入“-2”退出）：").strip()
+
+        # 新增的退出选项
+        if raw == "-2":
+            print("已退出。")
+            sys.exit(0)
+
         parts = raw.split()
         if len(parts) != 2:
             print("输入格式错误，请输入：用户名 密码 （中间以空格隔开）")
@@ -226,8 +233,9 @@ def main_loop() -> None:
             )
             inp = input(prompt).strip()
 
-            if inp.startswith("切换为"):
-                new_level = inp.replace("切换为", "").strip()
+            # 严格处理切换命令，只允许“切换为 高中”这种格式
+            if inp.startswith("切换为 ") and len(inp.split()) == 2:
+                new_level = inp.split()[1]
                 if new_level in VALID_LEVELS:
                     level = new_level
                     print(f"已切换，准备生成 {level} 数学题目")
@@ -263,5 +271,5 @@ def main() -> None:
     except KeyboardInterrupt:
         print("\n程序已被用户中断，退出。")
 
-if __name__ == "__main__":
-    main()
\ No newline at end of file
+
+main()
\ No newline at end of file
diff --git a/src/questions.py b/src/questions.py
index 77575a3..1be6802 100644
--- a/src/questions.py
+++ b/src/questions.py
@@ -1,7 +1,9 @@
 import abc
 import random
+import math
 from typing import List
 
+
 # ------------------------------
 # 抽象基类和辅助函数
 # ------------------------------
@@ -31,12 +33,23 @@ class QuestionGenerator(abc.ABC):
         expr = str(numbers[0])
         for num in numbers[1:]:
             op = random.choice(ops)
+            # 不再在此处进行除零检查，改由外部逻辑进行整体校验
             expr += f" {op} {num}"
             # 20% 概率在表达式外层加一对括号
             if random.random() < 0.2:
                 expr = "(" + expr + ")"
         return expr
 
+    @staticmethod
+    def _evaluate_expression(expression: str) -> float:
+        """
+        辅助函数：计算数学表达式的值。
+        注意：使用 eval() 存在安全风险，但在此项目场景中，表达式由我们自己的代码生成，
+        不包含用户输入，因此是安全的。
+        """
+        return eval(expression)
+
+
 # ------------------------------
 # 具体实现类
 # ------------------------------
@@ -49,13 +62,26 @@ class PrimaryQuestionGenerator(QuestionGenerator):
 
     def generate_question(self) -> str:
         """
-        生成一道小学数学题目。
+        生成一道小学数学题目，并确保答案不会为负数，也不会出现除零错误。
         操作数个数在 1-5 个之间，且操作数取值 1-100。
         """
-        count = random.randint(2, 5)
-        nums = self._rand_numbers(count)
-        ops = ["+", "-", "*", "/"]
-        return self._join_with_ops(nums, ops)
+        while True:
+            count = random.randint(2, 5)
+            nums = self._rand_numbers(count)
+            ops = ["+", "-", "*", "/"]
+
+            # 尝试生成题目
+            question_str = self._join_with_ops(nums, ops)
+
+            # 检查答案是否为负数或出现除零错误
+            try:
+                result = self._evaluate_expression(question_str)
+                # 同时检查非负数和是否为整数，避免 5/2 这种问题
+                if result >= 0 and result == int(result):
+                    return question_str
+            except (SyntaxError, ZeroDivisionError):
+                # 捕获除零错误和不合法语法，然后继续循环
+                continue
 
 
 class MiddleQuestionGenerator(QuestionGenerator):
@@ -64,39 +90,60 @@ class MiddleQuestionGenerator(QuestionGenerator):
     题目中至少包含一个平方或一个开根号运算符。
     """
 
+    @staticmethod
+    def _add_special_op(parts: List[str]) -> List[str]:
+        """为表达式列表添加一个平方或开根号运算。"""
+        special_ops = ["^2", "√"]
+
+        # 针对单操作数和多操作数进行不同的处理
+        if len(parts) == 1:
+            part_to_modify = parts[0]
+            special_op = random.choice(special_ops)
+
+            if special_op == "√":
+                # 确保开方数为完全平方数，避免无理数
+                perfect_squares = [x ** 2 for x in range(1, 11)]
+                parts[0] = f"√({random.choice(perfect_squares)})"
+            elif special_op == "^2":
+                parts[0] = f"{part_to_modify}^2"
+        else:
+            # 随机选择一个数字位置进行修改
+            special_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
+            part_to_modify = parts[special_op_pos]
+            special_op = random.choice(special_ops)
+
+            if special_op == "√":
+                # 确保开方数为完全平方数，避免无理数
+                perfect_squares = [x ** 2 for x in range(1, 11)]
+                parts[special_op_pos] = f"√({random.choice(perfect_squares)})"
+            elif special_op == "^2":
+                # 为平方运算添加括号，以确保运算优先级正确
+                parts[special_op_pos] = f"({part_to_modify})^2"
+
+        return parts
+
     def generate_question(self) -> str:
         """
-        生成一道初中数学题目。
+        生成一道初中数学题目，操作数范围为 (1, 5)。
         """
         ops = ["+", "-", "*", "/"]
-        special_ops = ["^2", "√"]
-
-        num_count = random.randint(2, 5)
-        numbers = self._rand_numbers(num_count)
-
-        parts = []
-        for i in range(num_count):
-            parts.append(str(numbers[i]))
-            if i < num_count - 1:
+        num_count = random.randint(1, 5)  # 调整操作数范围
+
+        # 针对单操作数和多操作数进行不同的生成
+        if num_count == 1:
+            numbers = self._rand_numbers(num_count, lo=1, hi=5)
+            parts = [str(numbers[0])]
+        else:
+            numbers = self._rand_numbers(num_count, lo=1, hi=5)
+            parts = [str(numbers[0])]
+            for num in numbers[1:]:
                 parts.append(random.choice(ops))
+                parts.append(str(num))
 
-        special_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
-
-        part_to_modify = parts[special_op_pos]
-        special_op = random.choice(special_ops)
+        # 调用辅助方法，添加特殊运算符
+        modified_parts = self._add_special_op(parts)
 
-        if special_op == "√":
-            if num_count > 1:
-                parts[special_op_pos] = f"√({parts[special_op_pos]})"
-            else:
-                parts[special_op_pos] = f"√{parts[special_op_pos]}"
-        elif special_op == "^2":
-            if num_count > 1:
-                parts[special_op_pos] = f"({parts[special_op_pos]})^2"
-            else:
-                parts[special_op_pos] = f"{parts[special_op_pos]}^2"
-
-        return "".join(parts)
+        return "".join(modified_parts)
 
 
 class HighQuestionGenerator(QuestionGenerator):
@@ -105,30 +152,51 @@ class HighQuestionGenerator(QuestionGenerator):
     题目中至少包含 sin/cos/tan。
     """
 
-    def generate_question(self) -> str:
-        """
-        生成一道高中数学题目。
-        """
-        ops = ["+", "-", "*", "/"]
+    @staticmethod
+    def _add_trig_op(parts: List[str]) -> List[str]:
+        """为表达式列表添加一个三角函数运算。"""
         trig_ops = ["sin", "cos", "tan"]
 
-        num_count = random.randint(2, 5)
-        numbers = self._rand_numbers(num_count)
+        # 针对单操作数和多操作数进行不同的处理
+        if len(parts) == 1:
+            part_to_modify = parts[0]
+            trig_op = random.choice(trig_ops)
+            parts[0] = f"{trig_op}({part_to_modify})"
+        else:
+            # 随机选择一个数字位置进行修改
+            trig_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
+            part_to_modify = parts[trig_op_pos]
+            trig_op = random.choice(trig_ops)
 
-        parts = []
-        for i in range(num_count):
-            parts.append(str(numbers[i]))
-            if i < num_count - 1:
-                parts.append(random.choice(ops))
+            # 将操作数封装在三角函数中
+            parts[trig_op_pos] = f"{trig_op}({part_to_modify})"
 
-        trig_op_pos = random.randint(0, len(parts) // 2) * 2
+        return parts
 
-        part_to_modify = parts[trig_op_pos]
-        trig_op = random.choice(trig_ops)
+    def generate_question(self) -> str:
+        """
+        生成一道高中数学题目，操作数范围为 (1, 5)。
+        """
+        ops = ["+", "-", "*", "/"]
+        num_count = random.randint(1, 5)  # 调整操作数范围
+
+        # 针对单操作数和多操作数进行不同的生成
+        if num_count == 1:
+            numbers = self._rand_numbers(num_count, lo=1, hi=5)
+            parts = [str(numbers[0])]
+        else:
+            numbers = self._rand_numbers(num_count, lo=1, hi=5)
+            parts = [str(numbers[0])]
+            for num in numbers[1:]:
+                parts.append(random.choice(ops))
+                parts.append(str(num))
 
-        parts[trig_op_pos] = f"{trig_op}({part_to_modify})"
+        # 调用辅助方法，添加三角函数
+        modified_parts = self._add_trig_op(parts)
 
+        # 50% 概率在最外层加括号
+        question_str = "".join(modified_parts)
         if random.random() < 0.5:
-            return "(" + "".join(parts) + ")"
+            return f"({question_str})"
 
-        return "".join(parts)
\ No newline at end of file
+        return question_str
\ No newline at end of file
-- 
2.34.1