doc/小初高数学学习软件 - 完整系统说明文档.md

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+# 小初高数学学习软件 - 完整系统说明文档
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+## 项目简介
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+本项目是一个面向小学、初中和高中学生的数学学习软件，采用Java Swing构建图形用户界面，提供用户注册、登录、数学题目生成、答题练习和成绩统计等功能。系统采用模块化设计，具有良好的可扩展性和维护性。
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+## 系统架构
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+### MVC设计模式
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+本项目采用经典的MVC（Model-View-Controller）架构模式：
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+- **Model（模型层）**：处理核心业务逻辑和数据存储
+- **View（视图层）**：负责用户界面展示
+- **Controller（控制器层）**：协调模型和视图的交互
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+## 模块详细说明
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+### 1. 用户界面模块 (View)
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+#### **MathLearningApp.java** - 主程序入口
+```java
+public class MathLearningApp extends JFrame {
+    // 主界面管理，卡片布局切换
+}
+```
+**功能特性：**
+- 欢迎界面（渐变背景、美观按钮）
+- 用户注册界面（邮箱验证、表单验证）
+- 登录界面（账户验证）
+- 难度选择界面（小学/初中/高中）
+- 答题界面（题目展示、选项选择）
+- 成绩展示界面（正确率统计）
+- 密码修改界面
+
+#### **MathLearningAppMethods.java** - 界面方法扩展
+```java
+public class MathLearningAppMethods {
+    // 所有界面事件处理和工具方法
+}
+```
+**核心功能：**
+- 样式化按钮创建
+- 用户注册流程处理
+- 登录验证逻辑
+- 密码强度验证
+- 题目生成调度
+- 用户数据持久化
+
+### 2. 用户管理模块 (Model)
+
+#### **RegisteredUser.java** - 注册用户类
+```java
+public class RegisteredUser {
+    private String email;
+    private String password;
+    private String verificationCode;
+    private boolean isVerified;
+}
+```
+**功能：**
+- 用户信息存储
+- 验证码管理
+- 密码验证
+- 用户状态跟踪
+
+#### **User.java** - 基础用户类
+```java
+public class User {
+    private String username;
+    private String password;
+    private String accountType;
+}
+```
+**功能：**
+- 用户基础信息
+- 账户类型管理（小学/初中/高中）
+
+### 3. 核心计算引擎模块 (Model)
+
+#### **ExpressionEvaluator.java** - 数学表达式计算器
+```java
+public class ExpressionEvaluator {
+    public static double evaluate(String expression) {
+        // 高级数学表达式计算
+    }
+}
+```
+**计算能力：**
+- 四则运算（支持优先级）
+- 括号表达式解析
+- 平方(²)和开根号(√)运算
+- 三角函数计算（sin/cos/tan）
+- 错误答案智能生成
+- 表达式语法验证
+
+#### **MathQuestionGenerator.java** - 题目生成器
+```java
+public class MathQuestionGenerator {
+    public List<MathQuestion> generateQuestions(String accountType, int count) {
+        // 分级题目生成
+    }
+}
+```
+**题目生成策略：**
+- **小学题目**：基础四则运算，1-5个操作符，支持括号
+- **初中题目**：包含平方和开根号，1-5个操作数
+- **高中题目**：包含三角函数，1-5个操作数
+
+#### **MathQuestion.java** - 数学题目类
+```java
+public class MathQuestion {
+    private String expression;
+    private String answer;
+}
+```
+
+#### **MultipleChoiceQuestion.java** - 选择题类
+```java
+public class MultipleChoiceQuestion {
+    private String question;
+    private String[] options;
+    private int correctAnswer;
+}
+```
+
+### 4. 题目管理模块 (Model)
+
+#### **QuestionManager.java** - 题目管理器
+```java
+public class QuestionManager {
+    // 题目重复检查和文件保存
+}
+```
+**管理功能：**
+- 题目去重检查
+- 文件系统管理
+- 历史题目加载
+- 智能题目生成
+
+### 5. 邮件服务模块 (Controller)
+
+#### **QQEmailService.java** - QQ邮箱服务
+```java
+public class QQEmailService {
+    public static boolean sendVerificationCode(String toEmail, String verificationCode) {
+        // 验证码邮件发送
+    }
+}
+```
+**特性：**
+- SMTP协议实现
+- TLS加密传输
+- Base64编码认证
+- 邮件模板管理
+
+#### **RealEmailSender.java** - 真实邮件发送器
+```java
+public class RealEmailSender {
+    // 原生Java SMTP实现
+}
+```
+
+## 系统功能流程
+
+### 1. 用户注册流程
+```
+用户输入邮箱 → 发送验证码 → 邮箱接收验证码 → 
+输入验证码验证 → 设置密码 → 注册完成
+```
+
+### 2. 用户登录流程
+```
+输入邮箱密码 → 身份验证 → 进入主界面 → 选择学习难度
+```
+
+### 3. 答题练习流程
+```
+选择难度 → 输入题目数量 → 生成题目 → 逐题作答 → 
+显示成绩 → 继续练习或退出
+```
+
+### 4. 密码管理流程
+```
+验证原密码 → 输入新密码 → 确认新密码 → 密码更新
+```
+
+## 技术特色
+
+### 1. 界面设计
+- **现代化UI**：渐变背景、圆角按钮、阴影效果
+- **响应式交互**：鼠标悬停效果、加载状态提示
+- **用户体验**：清晰的导航流程、即时反馈
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+### 2. 数学计算
+- **智能解析**：递归下降表达式解析器
+- **全面支持**：涵盖小初高全部数学运算
+- **错误处理**：完善的异常处理和边界检查
+
+### 3. 题目生成
+- **分级难度**：针对不同学段定制题目
+- **避免重复**：智能去重算法
+- **合理分布**：运算符和特殊符号的均衡分布
+
+### 4. 数据管理
+- **文件存储**：按学段分类存储题目
+- **用户持久化**：用户数据本地保存
+- **内存优化**：高效的数据结构设计
+
+## 文件结构
+
+```
+MathLearningSystem/
+├── 用户界面/
+│   ├── MathLearningApp.java          # 主程序界面
+│   └── MathLearningAppMethods.java   # 界面方法扩展
+├── 用户管理/
+│   ├── RegisteredUser.java           # 注册用户类
+│   └── User.java                     # 基础用户类
+├── 核心计算/
+│   ├── ExpressionEvaluator.java      # 表达式计算器
+│   ├── MathQuestionGenerator.java    # 题目生成器
+│   ├── MathQuestion.java             # 数学题目类
+│   └── MultipleChoiceQuestion.java   # 选择题类
+├── 题目管理/
+│   └── QuestionManager.java          # 题目管理器
+├── 邮件服务/
+│   ├── QQEmailService.java           # QQ邮箱服务
+│   └── RealEmailSender.java          # 邮件发送器
+└── 数据文件/
+    ├── user_data.txt                 # 用户数据存储
+    ├── 小学/                         # 小学题目存储
+    ├── 初中/                         # 初中题目存储
+    └── 高中/                         # 高中题目存储
+```
+
+## 运行环境要求
+
+### 系统要求
+- **操作系统**：Windows 11
+- **Java环境**：JDK 17
+- **内存**：最低 512MB，推荐 1GB
+- **磁盘空间**：至少 100MB 可用空间
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+### 依赖项
+- **核心依赖**：纯Java实现，无外部依赖
+- **网络要求**：邮件发送需要互联网连接
+- **邮件服务**：需要有效的QQ邮箱账户配置
+
+## 配置说明
+
+### QQ邮箱配置
+系统使用默认的QQ邮箱配置，如需修改可在 `QQEmailService.java` 中更新：
+```java
+private static String senderEmail = "your-email@qq.com";
+private static String senderPassword = "your-authorization-code";
+```
+
+### 题目数量配置
+在答题时可根据需要输入题目数量：
+- **建议范围**：10-30题
+- **默认设置**：用户自定义
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+## 使用指南
+
+### 首次使用
+1. 运行 `MathLearningApp.java` 启动程序
+2. 点击"用户注册"创建新账户
+3. 通过邮箱验证完成注册
+4. 设置符合要求的密码
+5. 开始数学学习之旅
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+### 常规使用
+1. 使用注册的邮箱和密码登录
+2. 选择适合的学段难度
+3. 输入想要练习的题目数量
+4. 认真作答每一道选择题
+5. 查看成绩并分析学习效果
+
+### 功能特点
+- **个性化学习**：根据学段提供针对性题目
+- **即时反馈**：答题后立即显示正确与否
+- **进度跟踪**：记录答题历史和成绩
+- **安全可靠**：密码加密、邮箱验证保障账户安全
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+## 扩展开发
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+### 功能扩展建议
+1. **题目类型扩展**：添加几何、代数等更多数学题型
+2. **学习进度分析**：增加学习数据统计和分析功能
+3. **错题本功能**：自动收集和复习错题
+4. **多人竞赛模式**：添加在线答题竞赛功能
+5. **移动端适配**：开发Android和iOS版本
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+### 技术优化方向
+1. **数据库集成**：使用MySQL或SQLite替代文件存储
+2. **性能优化**：题目生成算法和界面渲染优化
+3. **安全增强**：密码加密存储和更安全的认证机制
+4. **国际化**：支持多语言界面
+
+## 故障排除
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+### 常见问题
+
+**1. 邮件发送失败**
+- 检查网络连接
+- 验证QQ邮箱配置是否正确
+- 确认授权码而非QQ密码
+
+**2. 题目生成异常**
+- 检查输入题目数量是否合理
+- 确认Java环境版本兼容性
+- 验证磁盘空间是否充足
+
+**3. 界面显示问题**
+- 确认系统支持Java Swing
+- 检查屏幕分辨率设置
+- 验证Java运行时环境完整性
+
+### 技术支持
+如遇技术问题，请检查：
+1. Java环境变量配置
+2. 系统防火墙设置
+3. 磁盘读写权限
+4. 网络连接状态
+
+## 版本信息
+
+- **当前版本**：v1.0
+- **开发语言**：Java
+- **界面框架**：Swing
+- **最后更新**：2025年10月
+
+---
+
+本系统为小初高学生提供了一个完整的数学学习解决方案，结合了现代化的用户界面和强大的数学计算能力，旨在通过有趣的交互方式提升学生的数学学习兴趣和能力。

doc/小初高数学学习软件 - 核心计算与题目生成模块说明文档.md

@@ -193,11 +193,11 @@ public static String[] generateWrongAnswers(double correctAnswer, int count) {
 ### 文件存储结构
 ```
 小学/
-  2024-01-15-10-30-25.txt
+  2025-10-05-10-30-25.txt
 初中/
-  2024-01-15-11-15-40.txt  
+  2025-10-02-11-15-40.txt  
 高中/
-  2024-01-15-14-20-35.txt
+  2025-10-01-14-20-35.txt
 ```
 
 ## 接口设计
@@ -205,10 +205,11 @@ public static String[] generateWrongAnswers(double correctAnswer, int count) {
 ### 对外提供的主要方法
 
 1. **题目生成接口**：
+   
    ```java
    List<MathQuestion> generateQuestions(String accountType, int count)
-   ```
-
+```
+   
 2. **表达式计算接口**：
    ```java
    double evaluate(String expression)