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doc/中小学数学卷子自动生成程序 - Java版本说明文档.md

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+# 中小学数学卷子自动生成程序 - Java版本说明文档
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+## 项目概述
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+这是一个基于Java开发的中小学数学卷子自动生成程序，支持小学、初中和高中三个年级的数学题目生成，具有用户登录验证、题目生成、年级切换和试卷保存等功能。
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+## 功能特性
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+### 1. 用户登录验证
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+- 支持小学、初中和高中各三个预设账号
+- 用户名和密码用空格隔开输入
+- 登录成功显示当前选择的出题年级
+- 登录失败提示重新输入
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+### 2. 题目生成
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+- **题目数量**：10-30题（或输入-1退出登录）
+- **操作数数量**：1-5个
+- **操作数范围**：1-100
+- **题目去重**：同一老师的题目不会与历史题目重复
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+### 3. 年级切换
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+- 支持在登录状态下切换出题年级
+- 输入"切换为 XX"（XX为小学、初中、高中）
+- 输入错误时提示重新输入
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+### 4. 试卷保存
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+- 按"年-月-日-时-分-秒.txt"格式命名
+- 每个账号独立文件夹
+- 题目有序号，每题间空一行
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+## 年级难度要求
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+### 小学
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+- 四则运算，结果非负
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+### 初中
+
+- 包含平方、开根号运算
+- 题目中至少有一个平方或开根号运算符
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+### 高中
+
+- 包含三角函数（sin, cos, tan）
+- 题目中至少有一个三角函数
+
+## 使用流程
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+### 登录界面
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+```
+== 中小学数学卷子自动生成程序 ==
+欢迎你 张三1 小学
+输入1开始出题
+输入2切换出题年级
+输入-1退出登录，返回开始界面
+```
+
+
+
+### 出题流程
+
+1. 输入1开始出题
+2. 输入题目数量（10-30）
+3. 系统生成对应年级难度的题目
+4. 题目显示并自动保存
+
+### 切换年级
+
+例如，切换为初中
+
+```
+2
+请输入想要切换的出题年级，输入-1返回操作界面
+初中
+已成功修改出题年级为初中，输入-1返回操作界面
+```
+
+### 登录过程
+
+
+
+```
+请输入用户名和密码（用空格分隔）：
+张三1 123
+登录成功！当前选择为小学出题
+
+== 中小学数学卷子自动生成程序 ==
+欢迎你 张三1 小学
+输入1开始出题
+输入2切换出题年级
+输入-1退出登录，返回开始界面
+```
+
+
+
+### 题目生成示例
+
+
+
+```
+输入1开始出题
+准备生成小学数学题目，请输入生成题目数量（输入-1将退出当前用户）：
+10
+
+正在为小学出题，请在10-30的范围内输入出题数目：
+
+1. 92 + 96 - (58 / 55 * 62)
+
+2. (24 * 13) * 34 + 15
+
+3. 68 - 55 - 57 / 85 / 71
+
+...
+
+已出题完成，输入-1返回操作界面
+```
+
+
+
+### 年级切换
+
+
+
+```
+输入2切换出题年级
+请输入想要切换的出题年级（小学、初中、高中）：
+初中
+已成功修改出题年级为初中
+```
+
+
+
+## 文件保存格式
+
+### 目录结构
+
+```
+User-problem/
+├── 张三1/
+│   ├── 2025-09-29-22-30-45.txt
+│   └── 2025-09-29-22-35-20.txt
+├── 李四2/
+│   └── 2025-09-29-22-40-15.txt
+```
+
+
+
+### 文件内容格式
+
+```
+1. 92 + 96 - (58 / 55 * 62)
+
+2. (24 * 13) * 34 + 15
+
+3. 68 - 55 - 57 / 85 / 71
+
+...
+```
+
+## 系统架构
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+### 核心类说明
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+#### 1. Main.java
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+- **功能**: 程序主入口
+- **职责**: 启动用户登录流程
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+#### 2. User.java
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+- **功能**: 用户管理类
+- **职责**:
+  - 处理用户登录验证
+  - 管理用户账户信息（用户名、密码、年级）
+  - 初始化预设用户数据
+
+#### 3. ProblemManager.java
+
+- **功能**: 问题管理类
+- **职责**:
+  - 显示主界面
+  - 处理用户交互
+  - 协调题目生成流程
+  - 提供年级切换功能
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+#### 4. 题目生成器接口和实现类
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+**MathProblemGenerator.java** (接口)
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+- 定义题目生成器的统一接口
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+**PrimarySchoolProblemGenerator.java** (小学题目生成器)
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+- 生成包含基本四则运算的题目
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+**MiddleSchoolProblemGenerator.java** (初中题目生成器)
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+- 在小学基础上增加平方(²)和开方(√)运算
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+**HighSchoolProblemGenerator.java** (高中题目生成器)
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+- 在初中基础上增加三角函数(sin, cos, tan)运算
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+#### 5. 工具类
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+**ExpressionJudge.java**
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+- **功能**: 表达式验证工具
+- **职责**: 检测数学表达式中的语法错误和语义错误
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+**FileManager.java**
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+- **功能**: 文件管理工具
+- **职责**: 处理用户题目文件的读写操作
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+**TimeManager.java**
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+- **功能**: 时间管理工具
+- **职责**: 提供时间戳生成功能
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+## 已知问题：除零错误
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+### 问题描述
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+在生成初中高中题目时，存在**生成除零式子**的风险。
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+在生成初中高中题目时，生成有5个操作数的式子概率比较低，可能一次出题不会有，要多次出题才会出现。