# 中小学数学卷子自动生成程序

> 专为数学教师打造的智能试卷生成解决方案


## 项目简介

🎯 **中小学数学卷子自动生成程序**是一个专为中小学数学老师设计的智能试卷生成系统。系统能够根据不同学段（小学、初中、高中）自动生成相应难度的数学题目，并保存为规范的试卷文件。

## 功能特性

### 1. 🔐 用户认证系统
- 预设小学、初中、高中各三个教师账号
- 支持用户名密码登录验证
- 登录后显示当前学段类型

### 2. 🎲 智能题目生成
- **小学题目**：基础四则运算，保证减法不产生负数，随机按规则添加括号
- **初中题目**：包含平方和开方运算
- **高中题目**：包含三角函数运算
- 操作数范围：1-100
- 操作数数量：1-5个
- 题目数量：10-30道

### 3. 🔍 题目查重机制
- 自动检测历史生成的题目
- 确保新生成的题目不与已有题目重复

### 4. 🔄 学段切换功能
- 支持登录状态下切换出题学段
- 实时更新出题难度

### 5. 💾 文件管理
- 按用户分目录存储试卷
- 文件名格式：`年-月-日-时-分-秒.txt`
- 题目格式规范，包含题号和空行

## 文件结构

```
项目根目录/
├── AccountManager.java
├── BaseQuestionGenerator.java
├── Constants.java
├── FileManager.java
├── HighQuestionGenerator.java
├── MathExamGenerator.java
├── MiddleQuestionGenerator.java
├── PrimaryQuestionGenerator.java
└── output/
    ├── 张三1/
    ├── 李四1/
    └── 王五1/
```
## 系统架构

### 核心类说明

#### 1. `MathExamGenerator` - 程序入口
**主要职责**：系统主控制器，协调各个模块的工作流程

**核心函数**：
- `main(String[] args)` - 程序入口点
- `run()` - 主循环控制
- `processLogin()` - 处理用户登录

#### 2. `AccountManager` - 账号管理
**主要职责**：管理用户账户信息和身份验证

**核心函数**：
- `authenticate(String username, String password)` - 用户认证
- `switchStage(String newStage)` - 切换学段
- `getCurrentStage()` - 获取当前学段

#### 3. `BaseQuestionGenerator` - 题目生成基类
**主要职责**：定义题目生成的通用接口和公共功能

**核心函数**：
- `generateQuestion()` - 生成单个题目
- `checkDuplicate(String question)` - 检查题目重复
- `generateOperands()` - 生成操作数

#### 4. 具体题目生成器
- `PrimaryQuestionGenerator` - 小学题目生成
- `MiddleQuestionGenerator` - 初中题目生成  
- `HighQuestionGenerator` - 高中题目生成

#### 5. `FileManager` - 文件管理
**主要职责**：处理试卷文件的保存和读取

**核心函数**：
- `saveExamPaper(String username, List<String> questions)` - 保存试卷（相对路径，与被执行文件同级，每个账号一个文件夹）
- `loadHistoryQuestions(String username)` - 加载历史题目
- `getUserOutputPath(String username)` - 获取用户输出路径

## 🚀 使用说明

### 运行环境
- JDK 版本：JDK 25 及以上
- 支持系统：Windows（Win10/Win11）
- 编码要求：windows需要切换编码

## ⚙️ 环境配置

### Java环境检查

在运行程序前，请确保您的系统已正确安装Java环境：

```bash
# 检查Java运行时环境
java -version

# 检查Java编译器
javac -version
```

✅ **要求**：确保两个命令都能正确显示版本信息，且版本为JDK 25及以上。

### 字符编码设置（重要）

由于程序包含中文字符，需要正确设置编码：

#### 在Windows PowerShell中：
```powershell
# 设置UTF-8编码
[Console]::InputEncoding = [Console]::OutputEncoding = [System.Text.Encoding]::UTF8

# 然后运行程序
cd ..
java -jar school.jar
```

#### 在CMD命令提示符中：
```cmd
# 设置UTF-8编码
chcp 65001

# 然后运行程序
cd ..
java -jar school.jar
```

⚠️ **注意**：如果未正确设置编码，可能会导致中文字符显示乱码。


### 操作流程示例

1. **登录系统**
   ```
   请输入用户名 密码（用空格分隔）：张三1 123
   当前选择为 小学 出题
   ```

2. **生成题目**
   ```
   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，重新登录）：15
   试卷已保存：output/张三1/2025-09-28-14-30-25.txt
   ```

3. **切换学段**
   ```
   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，重新登录）：切换为初中
   当前选择为 初中 出题
   ```

4. **退出登录**
   ```
   准备生成 初中 数学题目，请输入生成题目数量（输入-1将退出当前用户，重新登录）：-1
   ```

### 📝 题目示例

**小学题目：**
```
第1题: 45 + 23
第2题: ( 67 - 34 ) * 2
```

**初中题目：**
```
第1题: 25 + sqrt( 16 ) * 3
第2题: ( 5^2 ) - sqrt( 9 )
```

**高中题目：**
```
第1题: sin( 30 ) + 45 * 2
第2题: cos( 45 ) * ( 3^2 ) - tan( 30 )
```

## 技术特点

1. **面向对象设计**：清晰的类职责分离
2. **可扩展性**：易于添加新的题目类型
3. **健壮性**：完善的异常处理和输入验证
4. **一致性**：统一的代码风格和命名规范
5. **文档完整**：详细的代码注释



## 开发环境

- Java 8+
- 标准Java库，无外部依赖


## 👥 预设账户

| 账户类型 | 账户   | 密码 | 备注 |
|---------|--------|------|------|
| 小学    | 张三1  | 123  |      |
| 小学    | 张三2  | 123  |      |
| 小学    | 张三3  | 123  |      |
| 初中    | 李四1  | 123  |      |
| 初中    | 李四2  | 123  |      |
| 初中    | 李四3  | 123  |      |
| 高中    | 王五1  | 123  |      |
| 高中    | 王五2  | 123  |      |
| 高中    | 王五3  | 123  |      |

💡 **提示**：请使用上表中的账户和密码进行登录测试

## ⚠️ 注意事项

1. 首次运行会自动创建output目录
2. 题目数量必须在10-30之间
3. 切换学段时需输入完整名称（小学/初中/高中）
4. 系统会确保同一用户的题目不重复
5. 如无法生成足够题目，请删除部分历史文件或减少生成数量
6. 确保您的命令提示符使用UTF-8编码，以正确显示中文


# 开发规范与优化建议

## 编码标准
- **架构设计**：采用面向对象思想，确保类结构清晰、职责明确
- **代码规范**：方法长度控制在40行内，保持代码简洁性
- **命名约定**：遵循Java驼峰命名规则，确保名称表意明确
- **注释要求**：为核心方法和复杂算法提供完整注释说明

## 异常处理
- **输入校验**：对用户输入数据进行严格的格式和有效性验证
- **异常管理**：合理使用异常处理机制捕获运行时错误
- **用户提示**：设计友好的错误提示信息，提升用户体验

## 功能拓展方向
- **难度分级**：在各学段内实现题目难度分层设计
- **题型丰富**：拓展几何、代数等多元化题目类型
- **批量操作**：支持试卷批量生成功能
- **个性化设置**：提供试卷模板自定义选项

## 技术升级路径
- **数据存储**：引入数据库管理系统存储用户和题目数据
- **界面优化**：开发Web端界面，改善用户交互体验
- **算法改进**：优化题目生成算法，提升题目质量
- **多语言支持**：实现系统界面国际化

## 🔧 维护说明

如需修改系统参数，请编辑`Constants.java`文件：
- 题目数量范围
- 操作数范围
- 输出目录等