v1.0

doc/README.md

@@ -0,0 +1,111 @@
+# 中小学数学题生成系统 README
+
+## 一、项目介绍
+本系统是一款面向中小学场景的数学题自动生成工具，支持按学段（小学/初中/高中）生成对应难度题目，集成登录验证、学段切换、重复题目检测、本地保存等功能，满足教学练习中的题目生成需求。
+
+
+## 二、运行环境要求
+| 依赖项       | 版本要求                | 说明                     |
+|--------------|-------------------------|--------------------------|
+| JDK          | JDK 1.8 及以上          | 需配置 `JAVA_HOME` 环境变量 |
+| 运行载体     | 可执行 JAR / IntelliJ IDEA | 推荐直接运行 JAR 包       |
+| 操作系统     | Windows 10/11、macOS    | 跨平台兼容               |
+
+
+## 三、核心功能说明
+### 1. 登录验证
+- **预设测试账户**（按学段分类）：
+  - 小学：`张三1/123`、`张三2/123`、`张三3/123`
+  - 初中：`李四1/123`、`李四2/123`、`李四3/123`
+  - 高中：`王五1/123`、`王五2/123`、`王五3/123`
+- **输入校验**：支持用户名密码格式检测，错误时提示“输入格式错误”或“用户名/密码错误”。
+
+### 2. 题目生成（按学段区分）
+- **小学题**：无负数、可整除的加减乘除运算（支持括号，如 `(4 + 6) × 3`）
+- **初中题**：小学题基础上新增平方（`^2`）、根号（`√`），如 `5^2 - √16`
+- **高中题**：小学题基础上新增三角函数（`sin`/`cos`/`tan`），如 `tan(45) + 8`
+- **数量限制**：每次生成 10-30 道题，超出范围会提示调整。
+
+### 3. 学段切换
+- **操作逻辑**：登录后选择“1-切换学段”或“0-保持当前学段”，支持小学/初中/高中三选一。
+- **错误处理**：输入非“0/1”或非学段名称（如“大学”）时，提示重新输入，直至合法。
+
+### 4. 重复题目检测（查重）
+- **检测范围**：自动扫描当前用户文件夹下所有历史 `.txt` 题目文件。
+- **匹配规则**：排除题号干扰，仅精确对比题目内容（如 `2 + 3` 不会与 `12 + 3` 误判重复）。
+- **处理方式**：生成重复题目时自动重新生成，确保输出题目无重复。
+
+### 5. 题目保存
+- **保存路径**：项目根目录自动创建“用户名”文件夹（如 `张三1`），题目保存在该文件夹内。
+- **文件名格式**：`yyyy-MM-dd-HH-mm-ss.txt`（时间戳命名，避免文件覆盖）。
+- **内容格式**（带题号+空行分隔）：
+  ```
+  1. 3 + 7 × 2
+
+  2. sin(30) + √9
+  ```
+
+
+## 四、使用步骤
+### 方式1：直接运行 JAR 包（推荐）
+1. **获取 JAR 包**：从项目 `out/artifacts/` 目录复制 `MyProject.jar` 到目标文件夹（如 `D:\MathTool`）。
+2. **打开命令行**：
+   - Windows：`Win + R` 输入 `cmd`，进入 JAR 所在目录（示例：`cd D:\MathTool`）。
+   - 解决中文乱码：执行 `chcp 65001`（切换 cmd 编码为 UTF-8）。
+3. **启动系统**：执行 `java -jar MyProject.jar`。
+4. **操作流程**：
+   ① 输入预设账户（如 `张三1 123`）登录；
+   ② 选择“0-保持学段”或“1-切换学段”；
+   ③ 输入题目数量（10-30），等待生成保存；
+   ④ 生成后可选择“-2 继续出题”“-1 返回主页”“-3 退出系统”。
+
+### 方式2：IntelliJ IDEA 中运行
+1. **导入项目**：打开 IDEA → 选择“Open” → 导入项目文件夹（`MyProject`）。
+2. **配置 JDK**：`File → Project Structure → Project SDK` 选择 JDK 1.8 及以上。
+3. **启动主类**：找到 `src/Main.java` → 右键“Run Main.main()”。
+4. **后续操作**：同“方式1”步骤4。
+
+
+## 五、项目目录结构
+```
+MyProject/
+├─ src/                  # 源码目录
+│  ├─ account/           # 登录相关类
+│  │  ├─ Account.java    # 账户实体（用户名/密码/学段）
+│  │  ├─ AccountService.java  # 登录接口
+│  │  └─ SimpleAccountService.java  # 登录实现（预设账户）
+│  ├─ persistence/       # 持久化相关类
+│  │  ├─ FileSaver.java  # 题目保存类
+│  │  └─ QuestionChecker.java  # 查重类
+│  ├─ question/          # 题目生成相关类
+│  │  ├─ Question.java   # 题目实体（内容/答案）
+│  │  ├─ QuestionGenerator.java  # 题目生成接口
+│  │  ├─ PrimaryQuestionGenerator.java  # 小学题生成
+│  │  ├─ MiddleQuestionGenerator.java  # 初中题生成
+│  │  └─ HighQuestionGenerator.java  # 高中题生成
+│  └─ Main.java          # 程序入口（主类）
+├─ out/                  # 编译输出目录
+│  └─ artifacts/         # JAR 包输出目录（MyProject.jar）
+└─ README.md             # 项目说明文档
+```
+
+
+## 六、常见问题（FAQ）
+### Q1：运行 JAR 提示“找不到或无法加载主类”？
+A1：重新通过 IDEA 导出 JAR（`File → Project Structure → Artifacts → Build`），确保导出路径正确。
+
+### Q2：输入中文用户名/密码后显示乱码？
+A2：在 cmd 中先执行 `chcp 65001` 切换编码，再运行 JAR。
+
+### Q3：账户正确却提示“登录失败”？
+A3：确认输入时用 **半角空格**（英文空格）分隔用户名和密码，避免全角空格（中文空格）。
+
+### Q4：生成题目后找不到文件？
+A4：文件保存在“项目根目录/用户名/时间戳.txt”，示例：`MyProject/张三1/2024-05-20-15-40-00.txt`。
+
+
+## 七、代码规范说明
+1. **设计原则**：采用“接口先行”模式（如 `AccountService`、`QuestionGenerator`），降低模块耦合。
+2. **方法行数**：所有方法行数 ≤ 40 行，通过拆分逻辑（如 `generateAndSaveQuestions`）提升可读性。
+3. **容错处理**：包含输入校验、异常捕获（如 `NumberFormatException`）、空值判断，避免程序崩溃。
+4. **命名规范**：遵循 Java 标准（类名 PascalCase、方法名 camelCase），语义化命名（如 `switchType`、`questionLoop`）。

src/META-INF/MANIFEST.MF

@@ -0,0 +1,3 @@
+Manifest-Version: 1.0
+Main-Class: Main
+

src/Main.java

@@ -0,0 +1,162 @@
+import account.Account;
+import account.AccountService;
+import account.SimpleAccountService;
+import persistence.FileSaver;
+import persistence.QuestionChecker;
+import question.Question;
+import question.QuestionGenerator;
+import question.PrimaryQuestionGenerator;
+import question.MiddleQuestionGenerator;
+import question.HighQuestionGenerator;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+import java.util.Scanner;
+
+public class Main {
+    private static final AccountService accountService = new SimpleAccountService();
+    private static final Scanner scanner = new Scanner(System.in);
+
+    public static void main(String[] args) {
+        while (true) {
+            System.out.println("欢迎来到题目生成系统！");
+            System.out.println("请输入用户名与密码（空格分隔）：");
+            String[] parts = scanner.nextLine().split(" ");
+
+            if (parts.length != 2) {
+                System.out.println("输入格式错误！请重新输入！");
+                continue;
+            }
+
+            Account account = accountService.login(parts[0], parts[1]);
+            if (account == null) {
+                System.out.println("登录失败！用户名或密码错误！");
+                continue;
+            }
+
+            generator(account.getUserType(), account.getUserName());//登录成功 进入出题循环系统
+
+        }
+    }
+
+
+    /**
+     * 出题循环 出题类型选择器
+     * @param type
+     * @param userName
+     */
+    private static void generator(String type, String userName) {
+        while (true) {
+            System.out.println("当前类型为 " + type + " ，请选择是否切换类型（1-切换，0-保持）：");
+            String switchInput = scanner.nextLine().trim();
+
+            if (switchInput.equals("1")) {
+                String newType = switchType(type);//出题类型切换器
+                System.out.println("当前选择为 " + newType + " 出题");
+                //切换新类型出题
+                if (!questionLoop(newType, userName)) {
+                    return;
+                }
+            } else if (switchInput.equals("0")) {
+                System.out.println("当前选择为 " + type + " 出题");
+                //使用原类型出题
+                if (!questionLoop(type, userName)) {
+                    return;
+                }
+            } else {
+                System.out.println("输入错误，请输入0或1！");
+            }
+        }
+    }
+
+    /**
+     * 出题类型切换
+     * @param userType
+     * @return 新类型
+     */
+    private static String switchType(String userType) {
+        while (true){
+            System.out.println("请输入新的类型（小学/初中/高中）：");
+            String newType = scanner.nextLine().trim();
+            if (!newType.equals("小学") && !newType.equals("初中") && !newType.equals("高中")) {
+                System.out.println("输入错误！请重新输入！");
+                continue;
+            }
+            return newType;
+        }
+
+    }
+
+    /**
+     * 生成题目
+     * @param userType
+     * @param username
+     * @return 是否继续出题
+     */
+    private static boolean questionLoop(String userType, String username) {
+        while (true) {
+            System.out.println("请输入生成题目数量（数量限制：10-30，-1返回主页【重新登录】，-2继续出题，-3退出系统）：");
+            String input = scanner.nextLine().trim();
+
+            if (input.equals("-1")) {
+                return false;
+            } else if (input.equals("-2")) {
+                return true;
+            } else if (input.equals("-3")) {
+                System.exit(0);
+            }
+
+            try {
+                int count = Integer.parseInt(input);
+                if (count < 10 || count > 30) {
+                    System.out.println("题目数量必须在10-30之间！");
+                    continue;
+                }
+
+                generateAndSaveQuestions(userType, username, count);
+            } catch (NumberFormatException e) {
+                System.out.println("请输入有效数字！");//防止用户生成非数字时程序崩溃
+            }
+        }
+    }
+
+    /**
+     * 生成并保存题目
+     * @param userType
+     * @param username
+     * @param count
+     */
+    private static void generateAndSaveQuestions(String userType, String username, int count) {
+        QuestionGenerator generator = getGenerator(userType);//匹配生成器类型
+        List<Question> questions = new ArrayList<>();
+        for (int i = 0; i < count; i++) {
+            Question q = generator.generateQuestion();//进行相应类型出题
+            if (!QuestionChecker.isDuplicate(username, q.getQuestion())) {
+                questions.add(q);//进行查重处理 未重复则加入到题目队列中
+            } else {
+                i--;
+            }
+        }
+
+        try {
+            FileSaver.saveQuestions(username, questions);//保存题目到文件夹
+        } catch (Exception e) {
+            System.out.println("题目保存失败！");
+        }
+
+    }
+
+    /**
+     * 根据用户类型匹配对应题目生成器
+     * @param userType
+     * @return 相应生成器
+     */
+    private static QuestionGenerator getGenerator(String userType) {
+        switch (userType) {
+            case "小学": return new PrimaryQuestionGenerator();
+            case "初中": return new MiddleQuestionGenerator();
+            case "高中": return new HighQuestionGenerator();
+            default: return new PrimaryQuestionGenerator();
+        }
+    }
+}

src/account/Account.java

@@ -0,0 +1,30 @@
+package account;
+
+public class Account {
+    private String userName;
+    private String password;
+    private String userType;
+
+    public Account(String userName, String password,String userType) {
+        this.userName = userName;
+        this.password = password;
+        this.userType = userType;
+    }
+
+    public String getUserType() {
+        return userType;
+    }
+
+    public String getUserName() {
+        return userName;
+    }
+
+    public String getPassword() {
+        return password;
+    }
+
+    public void setUserType(String userType) {
+        this.userType = userType;
+    }
+
+}

src/account/AccountService.java

@@ -0,0 +1,5 @@
+package account;
+
+public interface AccountService {
+    Account login(String username, String password);
+}

src/account/SimpleAccountService.java

@@ -0,0 +1,30 @@
+package account;
+
+import java.util.HashMap;
+import java.util.Map;
+
+public class SimpleAccountService implements AccountService {
+    private static final Map<String, Account> accounts = new HashMap<>();
+
+    static {
+        accounts.put("张三1", new Account("张三1", "123", "小学"));
+        accounts.put("张三2", new Account("张三2", "123", "小学"));
+        accounts.put("张三3", new Account("张三3", "123", "小学"));
+        accounts.put("李四1", new Account("李四1", "123", "初中"));
+        accounts.put("李四2", new Account("李四2", "123", "初中"));
+        accounts.put("李四3", new Account("李四3", "123", "初中"));
+        accounts.put("王五1", new Account("王五1", "123", "高中"));
+        accounts.put("王五2", new Account("王五2", "123", "高中"));
+        accounts.put("王五3", new Account("王五3", "123", "高中"));
+    }
+
+    @Override
+    public Account login(String username, String password) {
+        Account account = accounts.get(username);
+        if (account != null && account.getPassword().equals(password)) {
+            return account;
+        }
+        return null;
+
+    }
+}

src/persistence/FileSaver.java

@@ -0,0 +1,29 @@
+package persistence;
+
+import question.Question;
+
+import java.io.File;
+import java.io.FileWriter;
+import java.io.IOException;
+import java.time.LocalDateTime;
+import java.time.format.DateTimeFormatter;
+import java.util.List;
+
+public class FileSaver {
+    public static void saveQuestions(String username, List<Question> questions) {
+        File dir = new File(username);
+        if (!dir.exists()) dir.mkdirs();
+
+        String filename = LocalDateTime.now().format(
+                DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd-HH-mm-ss")) + ".txt";
+
+        try (FileWriter writer = new FileWriter(new File(dir, filename))) {
+            for (int i = 0; i < questions.size(); i++) {
+                writer.write((i + 1) + ". " + questions.get(i).getQuestion() + "\n\n");
+            }
+        } catch (IOException e) {
+            e.printStackTrace();
+        }
+        System.out.println("题目已生成并保存！");
+    }
+}

src/persistence/QuestionChecker.java

@@ -0,0 +1,43 @@
+package persistence;
+
+import java.io.File;
+import java.io.FileNotFoundException;
+import java.util.Scanner;
+
+public class QuestionChecker {
+    public static boolean isDuplicate(String username, String question) {
+        File dir = new File(username);
+        if (!dir.exists()) return false;
+
+        File[] files = dir.listFiles();
+        if (files == null) return false;
+
+        // 待查题目去掉空格，方便精确匹配
+        String target = question.trim();
+
+        for (File file : files) {
+            if (file.isFile() && file.getName().endsWith(".txt")) {
+                try (Scanner scanner = new Scanner(file)) {
+                    while (scanner.hasNextLine()) {
+                        String line = scanner.nextLine().trim();
+
+                        if (line.isEmpty()) continue;// 跳过空行
+
+                        // 去掉题号部分（如 "1. "）
+                        int dotIndex = line.indexOf('.');
+                        if (dotIndex != -1) {
+                            String storedQuestion = line.substring(dotIndex + 1).trim();
+                            // 精确匹配
+                            if (storedQuestion.equals(target)) {
+                                return true;
+                            }
+                        }
+                    }
+                } catch (FileNotFoundException e) {
+                    e.printStackTrace();
+                }
+            }
+        }
+        return false;
+    }
+}

src/question/HighQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,26 @@
+package question;
+
+import java.util.Random;
+
+public class HighQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private static final Random random = new Random();
+    private final QuestionGenerator primaryGenerator = new PrimaryQuestionGenerator();
+
+    @Override
+    public Question generateQuestion() {
+        Question q = primaryGenerator.generateQuestion();
+        String[] funcs = {"sin", "cos", "tan"};
+        String func = funcs[random.nextInt(funcs.length)];
+        return new Question(func + "(" + q.getQuestion() + ")", evaluate(func, q.getQuestion()));
+    }
+
+    private String evaluate(String func, String expr) {
+        try {
+            javax.script.ScriptEngineManager mgr = new javax.script.ScriptEngineManager();
+            javax.script.ScriptEngine engine = mgr.getEngineByName("JavaScript");
+            return String.valueOf(engine.eval("Math." + func + "(Math.toRadians(" + expr + "))"));
+        } catch (Exception e) {
+            return "?";
+        }
+    }
+}

src/question/MiddleQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,28 @@
+package question;
+
+import java.util.Random;
+
+public class MiddleQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private static final Random random = new Random();
+    private final QuestionGenerator primaryGenerator = new PrimaryQuestionGenerator();
+
+    @Override
+    public Question generateQuestion() {
+        Question q = primaryGenerator.generateQuestion();
+        if (random.nextBoolean()) {
+            return new Question(q.getQuestion() + " ^ 2", evaluate(q.getQuestion() + "^2"));
+        } else {
+            return new Question("√" + q.getQuestion(), evaluate("Math.sqrt(" + q.getQuestion() + ")"));
+        }
+    }
+
+    private String evaluate(String expr) {
+        try {
+            javax.script.ScriptEngineManager mgr = new javax.script.ScriptEngineManager();
+            javax.script.ScriptEngine engine = mgr.getEngineByName("JavaScript");
+            return String.valueOf(engine.eval(expr.replace("^", "**")));
+        } catch (Exception e) {
+            return "?";
+        }
+    }
+}

src/question/PrimaryQuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,65 @@
+package question;
+
+import java.util.Random;
+
+public class PrimaryQuestionGenerator implements QuestionGenerator {
+    private static final Random random = new Random();
+
+    @Override
+    public Question generateQuestion() {
+        int numOperands = random.nextInt(5) + 1;
+        StringBuilder sb = new StringBuilder();
+        int currentValue = random.nextInt(100) + 1;
+        sb.append(currentValue);
+
+        for (int i = 1; i < numOperands; i++) {
+            String[] ops = {"+", "-", "*", "/"};
+            String op;
+            int nextVal;
+            do {
+                op = ops[random.nextInt(ops.length)];
+                nextVal = random.nextInt(100) + 1;
+            } while ((op.equals("-") && currentValue < nextVal) ||
+                    (op.equals("/") && (nextVal == 0 || currentValue % nextVal != 0)));
+
+            sb.append(" ").append(op).append(" ").append(nextVal);
+            switch (op) {
+                case "+": currentValue += nextVal; break;
+                case "-": currentValue -= nextVal; break;
+                case "*": currentValue *= nextVal; break;
+                case "/": currentValue /= nextVal; break;
+            }
+        }
+
+        String expr = addParentheses(sb.toString());
+        return new Question(expr, evaluate(expr));
+    }
+
+    private String addParentheses(String expr) {
+        String[] tokens = expr.split(" ");
+        if (tokens.length < 3) return expr;
+
+        int start = random.nextInt(tokens.length / 2) * 2;
+        int end = start + 2 + random.nextInt((tokens.length - start) / 2) * 2;
+        end = Math.min(end, tokens.length - 1);
+
+        StringBuilder newExpr = new StringBuilder();
+        for (int i = 0; i < tokens.length; i++) {
+            if (i == start) newExpr.append("(");
+            newExpr.append(tokens[i]);
+            if (i == end) newExpr.append(")");
+            if (i != tokens.length - 1) newExpr.append(" ");
+        }
+        return newExpr.toString();
+    }
+
+    private String evaluate(String expr) {
+        try {
+            javax.script.ScriptEngineManager mgr = new javax.script.ScriptEngineManager();
+            javax.script.ScriptEngine engine = mgr.getEngineByName("JavaScript");
+            return String.valueOf(engine.eval(expr));
+        } catch (Exception e) {
+            return "?";
+        }
+    }
+}

src/question/Question.java

@@ -0,0 +1,20 @@
+package question;
+
+public class Question {
+    private String question;
+    private String answer;
+
+    public Question(String question, String answer) {
+        this.question = question;
+        this.answer = answer;
+    }
+
+    public String getQuestion() {
+        return question;
+    }
+
+    public String getAnswer() {
+        return answer;
+    }
+
+}

src/question/QuestionGenerator.java

@@ -0,0 +1,5 @@
+package question;
+
+public interface QuestionGenerator {
+    Question generateQuestion();
+}