TestPaperGenerationSystem/src/MiddleSchoolProblemGenerator.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 初中题目生成器（具体策略）。
 * 首先生成一个允许出现负数的标准四则运算题目，然后确保至少包含一个平方或开方运算。
 */
public class MiddleSchoolProblemGenerator extends AbstractProblemGenerator {

  @Override
  protected Equation createProblem() {
    // 1. 调用父类的核心方法，并传入 false，允许生成包含负数的标准表达式。
    Equation basicEquation = createBaseArithmeticProblem(false);

    // 2. 将基础表达式元素转为可修改的列表
    List<String> operands = new ArrayList<>(basicEquation.operands());
    List<Operator> operators = new ArrayList<>(basicEquation.operators());

    // 3. 随机选择一个操作数进行变形
    int modifyIndex = random.nextInt(operands.size());
    String targetOperand = operands.get(modifyIndex).replace("(", "").replace(")", "");

    // 4. 随机决定是进行平方还是开方运算
    if (random.nextBoolean()) {
      // 平方运算
      String squaredExpression = String.format("(%s^2)", targetOperand);
      operands.set(modifyIndex, squaredExpression);
    } else {
      // 开方运算
      int base = getRandomNumber(2, 10);
      int valueToRoot = base * base;
      String sqrtExpression = String.format("sqrt(%d)", valueToRoot);
      operands.set(modifyIndex, sqrtExpression);
    }

    return new Equation(operands, operators);
  }
}