GenerateMath/doc

数学题目生成系统

项目简介

这是一个基于 Java 的命令行应用程序，用于为小学、初中和高中教师生成数学题目试卷。系统支持用户登录、题目查重、按难度生成题目，并保存为文本文件。

功能特点

• 多角色登录：支持小学、初中、高中教师登录
• 题目生成：根据学段生成不同难度的数学题目
• 题目查重：自动检查题目是否重复，确保唯一性
• 试卷保存：将生成的题目保存为带时间戳的文本文件
• 模式切换：教师可在登录后切换出题学段
• 多次生成：教师登录后能生成无限次试卷

项目结构图

GenerateMath/
├── doc/                           # 文档和资源目录
│   ├── 张三1/                     # 教师个人文件夹（存储生成的试卷）
│   ├── 张三2/
│   ├── 张三3/
│   ├── 李四1/
│   ├── 李四2/
│   ├── 李四3/
│   ├── 王五1/
│   ├── 王五2/
│   ├── 王五3/
│   ├── 小学老师账号密码本          # 小学教师认证文件（格式：用户名 密码）
│   ├── 初中老师账号密码本          # 初中教师认证文件
│   └── 高中老师账号密码本          # 高中教师认证文件
├── out/                           # 编译输出目录
├── src/                           # 源代码目录
│   ├── paper/                     # 试卷生成模块
│   │   ├── Paper.java             # 抽象试卷类（提供文件路径检查功能）
│   │   │   └── checkPath(File file) # 检查并创建文件路径
│   │   ├── PrimaryPaper.java      # 小学试卷生成
│   │   │   └── PrimaryPaper(int problemNumber, String teacherName) # 构造函数：生成小学试卷文件
│   │   ├── JuniorPaper.java       # 初中试卷生成
│   │   │   └── JuniorPaper(int problemNumber, String teacherName) # 构造函数：生成初中试卷文件
│   │   └── SeniorPaper.java       # 高中试卷生成
│   │       └── SeniorPaper(int problemNumber, String teacherName) # 构造函数：生成高中试卷文件
│   ├── problem/                   # 题目生成模块
│   │   ├── MathProblem.java       # 抽象题目类（定义题目基本结构）
│   │   │   ├── content            # 题目内容字符串
│   │   │   ├── op2[]              # 基础运算符数组（+,-,×,÷）
│   │   │   └── examine(String teacherName) # 抽象查重方法
│   │   ├── PrimaryMathProblem.java # 小学数学题目生成
│   │   │   ├── PrimaryMathProblem() # 构造函数：生成2-5个数字的小学题目
│   │   │   └── examine(String teacherName) # 查重：检查教师文件夹中是否已有相同题目
│   │   ├── JuniorMathProblem.java  # 初中数学题目生成
│   │   │   ├── JuniorMathProblem() # 构造函数：生成含平方、开方的初中题目
│   │   │   ├── opBack[]           # 后缀运算符（平方、括号）
│   │   │   ├── opFront[]          # 前缀运算符（开方、括号）
│   │   │   └── examine(String teacherName) # 查重方法
│   │   └── SeniorMathProblem.java  # 高中数学题目生成
│   │       ├── SeniorMathProblem() # 构造函数：生成含三角函数的高中题目
│   │       ├── opBack[]           # 后缀运算符（平方、括号）
│   │       ├── opFront[]          # 前缀运算符（三角函数）
│   │       └── examine(String teacherName) # 查重方法
│   └── teacher/                   # 教师管理模块
│       ├── Teacher.java           # 抽象教师类（定义教师基本属性和行为）
│       │   ├── rank (枚举)        # 教师等级：PRIMARY, JUNIOR, SENIOR
│       │   ├── mode               # 当前出题模式
│       │   ├── userName           # 教师用户名
│       │   ├── initMode()         # 抽象方法：初始化出题模式提示
│       │   └── generatePaper(int number) # 抽象方法：生成试卷
│       ├── PrimaryTeacher.java    # 小学教师类
│       │   ├── PrimaryTeacher(String name) # 构造函数
│       │   ├── initMode()         # 输出小学出题提示信息
│       │   └── generatePaper(int number) # 创建PrimaryPaper对象生成试卷
│       ├── JuniorTeacher.java     # 初中教师类
│       │   ├── JuniorTeacher(String name) # 构造函数
│       │   ├── initMode()         # 输出初中出题提示信息
│       │   └── generatePaper(int number) # 创建JuniorPaper对象生成试卷
│       └── SeniorTeacher.java     # 高中教师类
│           ├── SeniorTeacher(String name) # 构造函数
│           ├── initMode()         # 输出高中出题提示信息
│           └── generatePaper(int number) # 创建SeniorPaper对象生成试卷
│
├── Main.java                      # 程序主入口类
│   ├── primary/junior/senior (静态List) # 内置账号密码列表（备用验证）
│   ├── log1(String bookName, String password) # 内置账号验证方法
│   ├── log(String bookName, String password) # 文件账号验证方法（优先读取文件）
│   ├── generate(Teacher teacher)  # 交互式出题循环控制
│   └── main(String[] args)        # 主方法：处理登录和用户交互
├── README.md                      # 项目说明文档
└── 其他配置文件...                 # IDE配置文件等

目录说明

• doc/: 存储教师生成的试卷文件和账号密码本
• src/paper/: 试卷生成相关类，负责创建和保存试卷
• src/problem/: 题目生成相关类，负责生成各类数学题目
• src/teacher/: 教师管理相关类，处理教师登录和权限
• out/: Java编译后的class文件输出目录

类说明

• paper: 存储教师生成的试卷文件和账号密码本
• src/paper/: 试卷生成相关类，负责创建和保存试卷
• src/problem/: 题目生成相关类，负责生成各类数学题目
• src/teacher/: 教师管理相关类，处理教师登录和权限
• out/: Java编译后的class文件输出目录

使用说明

登录系统

运行程序后，输入用户名和密码（格式：用户名 密码），系统会根据密码本验证身份并进入对应学段的出题模式。

生成题目

登录成功后，系统会提示输入题目数量（10-30之间，包括10和30），输入后即可生成试卷并保存至 ./doc/教师姓名/ 目录下。

切换学段

在出题模式下，可输入以下指令切换学段：

• 切换为小学出题
• 切换为初中出题
• 切换为高中出题

退出登录

输入 -1 可退出当前用户，返回登录界面。

题目类型示例

• 小学：四则运算，如 12+（34-56）÷7=
• 初中：含平方和开方，如 √25+3²=
• 高中：含三角函数，如 sin30+cos60=

文件存储

• 生成的试卷以当前时间命名，格式为：yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.txt

• 保存在对应用户的文件夹下，例如：./doc/张老师/2025-09-26-14-30-15.txt

• 若不存在该路径，程序将自动在运行目录中创建该路径的相关文件夹

运行环境

1. Java 8 或更高版本的IDE
2. PowerShell控制台环境（支持标准输入输出）：
   

• 方式1（不使用JAR包）：在GenerateMath文件夹下进入终端，使用命令
  [Console]::InputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
[Console]::OutputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
java -cp "out\production\GenerateMath" Main -Dfile.encoding=UTF-8
• 方式2（使用JAR包）：在存放JAR包的文件目录下打开终端，使用命令
  [Console]::InputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
[Console]::OutputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8
java -jar GenerateMath.jar

3. cmd模式下：将PowerShell环境下的前两条命令修改为chcp 65001

注意

1. 登陆时账号和密码之间只能间隔一个空格，且密码后不能携带任何空白字符
2. 任何命令语句都要严格按照所给字符串输入，其前后不能携带任何空白字符
3. 填写出题数量时数字前后不能携带任何空白字符

未来展望

未来可考虑添加以下功能：

• 图形用户界面
• 自定义题目模板
• 试卷导出为多种格式