初版

doc/项目说明.md

@@ -0,0 +1,124 @@
+# 数学题目生成系统 - 项目说明
+
+## 项目概述
+
+本项目是一个基于Java的数学题目生成系统，专门为不同学段（小学、初中、高中）的教师设计。系统能够根据教师类型自动生成相应难度的数学题目，并支持题目查重、文件存储等功能。
+
+## 项目结构
+
+```
+Personal_Project/
+├── src/                   # 源代码目录
+│   ├── Main.java          # 程序入口类
+│   ├── SysFunc.java       # 系统功能类（登录、操作界面）
+│   ├── Teacher.java       # 教师抽象基类
+│   ├── PrimaryTea.java    # 小学教师类
+│   ├── JuniorTea.java     # 初中教师类
+│   └── SeniorTea.java     # 高中教师类
+├── doc/                   # 文档目录
+│   └── 项目说明.md        # 项目说明文档
+├── 张三1/                 # 教师个人文件夹（自动生成）
+├── 张三2/
+├── 张三3/
+├── 李四1/
+├── 李四2/
+├── 李四3/
+├── 王五1/
+├── 王五2/
+└── 王五3/
+```
+
+## 核心功能
+
+### 1. 用户管理
+- **预置用户**：系统预置了9名教师用户（3名小学、3名初中、3名高中）
+- **登录验证**：支持用户名和密码验证登录
+- **个人文件夹**：每个教师登录后自动创建个人文件夹用于存储生成的题目
+
+### 2. 题目生成
+- **学段适配**：根据教师类型生成相应难度的数学题目
+- **类型切换**：可以切换指定类型出题
+- **题目数量**：支持一次性生成10-30道题目
+- **随机生成**：题目内容和结构随机生成，确保多样性
+
+### 3. 题目类型
+- **小学题目**：包含加减乘除四则运算，支持括号
+- **初中题目**：在小学基础上增加平方(^2)和开方(√)运算
+- **高中题目**：在初中基础上增加三角函数(sin, cos, tan)运算
+
+### 4. 查重机制
+- **自动查重**：生成题目时会检查是否与个人历史题目重复
+- **文件扫描**：扫描教师个人文件夹中的所有历史题目文件
+- **重复处理**：发现重复题目会自动重新生成
+
+### 5. 文件管理
+- **自动存储**：生成的题目自动保存到教师个人文件夹
+- **时间戳命名**：文件名包含生成时间，便于管理
+- **格式规范**：题目按序号排列，格式统一
+
+## 技术特点
+
+### 面向对象设计
+- **继承体系**：使用抽象类`Teacher`作为基类，三个具体子类实现不同学段的题目生成
+- **多态应用**：通过抽象方法实现不同学段题目的差异化生成
+- **封装性**：将用户信息、文件操作等功能封装在相应的类中
+
+### 算法设计
+- **随机算法**：使用Java Random类确保题目的随机性
+- **括号处理**：智能添加括号，保证表达式合理性
+- **操作符分布**：合理分布不同难度的操作符
+
+### 文件操作
+- **NIO API**：使用Java NIO进行高效的文件读写操作
+- **异常处理**：完善的异常处理机制确保程序稳定性
+- **路径管理**：自动创建和管理教师个人文件夹
+
+## 使用流程
+
+1. **启动程序**：运行Main.java
+2. **用户登录**：输入预置的用户名和密码（格式：用户名 密码）
+3. **选择模式**：系统显示当前出题类型，可选择切换
+4. **生成题目**：输入题目数量（10-30）
+5. **查看结果**：题目生成后显示保存路径
+6. **重复使用**：题目生成后可选择继续生成或切换难度
+7. **退出登录**：输入题目数量为-1则退出当前用户，可重新登录
+
+## 预置用户信息
+
+| 用户名 | 密码 | 类型 | 初始类型 |
+|--------|------|------|----------|
+| 张三1  | 123  | 小学教师 | 小学 |
+| 张三2  | 123  | 小学教师 | 小学 |
+| 张三3  | 123  | 小学教师 | 小学 |
+| 李四1  | 123  | 初中教师 | 初中 |
+| 李四2  | 123  | 初中教师 | 初中 |
+| 李四3  | 123  | 初中教师 | 初中 |
+| 王五1  | 123  | 高中教师 | 高中 |
+| 王五2  | 123  | 高中教师 | 高中 |
+| 王五3  | 123  | 高中教师 | 高中 |
+
+## 扩展性
+
+系统具有良好的扩展性，可以通过以下方式增强功能：
+- 添加新的学段类型
+- 增加新的数学运算类型
+- 支持自定义题目难度
+- 添加题目答案计算功能
+- 支持批量导入导出
+
+## 开发环境
+- **语言**：Java
+- **编码**：GBK（支持中文输入）
+- **依赖**：纯Java标准库，无需额外依赖
+
+## 项目价值
+
+本项目展示了面向对象编程的实际应用，体现了良好的软件工程实践，包括：
+- 清晰的代码结构
+- 符合Google编码规范的设计编写
+- 合理，扩展性良好的类设计
+- 完善的异常处理
+- 用户友好的交互界面
+- 实用的业务功能
+
+该系统可以实际应用于教育场景，帮助教师快速生成练习题，提高教学效率。

src/JuniorTea.java

@@ -20,18 +20,18 @@ public class JuniorTea extends Teacher{
         // 随机决定特殊操作符的数量
         int specialNum = random.nextInt(operandCount - 1) + 1;
         int[] Index = new int[operandCount];
-        for(int i=0; i<operandCount; i++) Index[i] = i;
+        for (int i=0; i<operandCount; i++) {
+            Index[i] = i;
+        }
         Collections.shuffle(Arrays.asList(Index));
         StringBuilder specialOpPositions = new StringBuilder();
-        for(int i=0; i<specialNum; i++){
+        for (int i=0; i<specialNum; i++) {
             specialOpPositions.append(Index[i]);
         }
-        //int specialOpPos = random.nextInt(operandCount);
 
         for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
             int operand = random.nextInt(100) + 1;
-            //if (i == specialOpPos) {
-            if(specialOpPositions.indexOf(String.valueOf(i)) != -1){
+            if (specialOpPositions.indexOf(String.valueOf(i)) != -1) {
                 String op = unaryOps[random.nextInt(unaryOps.length)];
                 if (op.equals("√")) {
                     questionParts[i] = op + operand;
@@ -48,9 +48,13 @@ public class JuniorTea extends Teacher{
         int parenStart = useParen ? random.nextInt(operandCount - 1) : -2;
 
         for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
-            if (i == parenStart) question.append("(");
+            if (i == parenStart) {
+                question.append("(");
+            }
             question.append(questionParts[i]);
-            if (i == parenStart + 1) question.append(")");
+            if (i == parenStart + 1) {
+                question.append(")");
+            }
 
             if (i < operandCount - 1) {
                 question.append(" ").append(binaryOps[random.nextInt(binaryOps.length)]).append(" ");

src/PrimaryTea.java

@@ -23,9 +23,13 @@ public class PrimaryTea extends Teacher{
         int parenStart = useParen ? random.nextInt(operandCount - 1) : -2;
 
         for (int j = 0; j < operandCount; j++) {
-            if (j == parenStart) question.append("(");
+            if (j == parenStart) {
+                question.append("(");
+            }
             question.append(operands[j]);
-            if (j == parenStart + 1) question.append(")");
+            if (j == parenStart + 1) {
+                question.append(")");
+            }
 
             if (j < operandCount - 1) {
                 char op = operators[random.nextInt(operators.length)];

src/SeniorTea.java

@@ -20,18 +20,18 @@ public class SeniorTea extends Teacher{
         // 随机决定特殊操作符的数量
         int specialNum = random.nextInt(operandCount - 1) + 1;
         int[] Index = new int[operandCount];
-        for(int i=0; i<operandCount; i++) Index[i] = i;
+        for (int i=0; i<operandCount; i++) {
+            Index[i] = i;
+        }
         Collections.shuffle(Arrays.asList(Index));
         StringBuilder specialOpPositions = new StringBuilder();
-        for(int i=0; i<specialNum; i++){
+        for (int i=0; i<specialNum; i++) {
             specialOpPositions.append(Index[i]);
         }
-        //int trigOpPos = random.nextInt(operandCount);
 
         for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
             int operand = random.nextInt(100) + 1;
-            //if (i == trigOpPos) {
-            if(specialOpPositions.indexOf(String.valueOf(i)) != -1){
+            if (specialOpPositions.indexOf(String.valueOf(i)) != -1) {
                 String op = trigOps[random.nextInt(trigOps.length)];
                 questionParts[i] = op + "(" + operand + ")";
             } else {
@@ -44,9 +44,13 @@ public class SeniorTea extends Teacher{
         int parenStart = useParen ? random.nextInt(operandCount - 1) : -2;
 
         for (int i = 0; i < operandCount; i++) {
-            if (i == parenStart) question.append("(");
+            if (i == parenStart) {
+                question.append("(");
+            }
             question.append(questionParts[i]);
-            if (i == parenStart + 1) question.append(")");
+            if (i == parenStart + 1) {
+                question.append(")");
+            }
 
             if (i < operandCount - 1) {
                 String op = binaryOps[random.nextInt(binaryOps.length)];

src/SysFunc.java

@@ -38,7 +38,7 @@ public class SysFunc {
             System.out.println("-------请登录您的账户-------");
             System.out.println("    请输入: 用户名 密码     ");
             String cur = scanner.nextLine();
-            if(cur.indexOf(" ") == -1){
+            if (cur.indexOf(" ") == -1) {
                 System.out.println("请输入用户名和密码，中间用空格隔开");
                 continue;
             }
@@ -46,18 +46,18 @@ public class SysFunc {
             String cur_password = cur.substring(cur.indexOf(" ") + 1);
 
             // 匹配已有帐户
-            for(Teacher t : teachers){
-                if(t.name.equals(cur_name) && t.password.equals(cur_password)){
+            for (Teacher t : teachers) {
+                if (t.name.equals(cur_name) && t.password.equals(cur_password)) {
                     teacher = t;
                     flag = true;
                     System.out.println("当前选择为" + teacher.getType() + "出题");
                     break;
                 }
             }
-            if(!flag){
-                    System.out.println("请输入正确的用户名、密码");
-            }
+            if (!flag) {
+                System.out.println("请输入正确的用户名、密码");
             }
+        }
             return teacher;
     }
 
@@ -66,30 +66,26 @@ public class SysFunc {
         int type = SysFunc.typeMap.get(SysFunc.teacher.getType());
         System.out.println("-------是否切换出题类型(y/n)-------");
             String choice = scanner.nextLine();
-            if(choice.equals("y")){
+            if (choice.equals("y")) {
                 System.out.println("请输入类型：");
-                while(true){
+                while (true) {
                     String choice_type = scanner.nextLine();
-                    if(choice_type.substring(0,2).equals("切换") && typeMap.containsKey(choice_type.substring(2))){
+                    if (choice_type.substring(0, 2).equals("切换") && typeMap.containsKey(choice_type.substring(2))) {
                         type = typeMap.get(choice_type.substring(2));
-                        if(type == 1){
+                        if (type == 1) {
                             teacher = new PrimaryTea(teacher.name, teacher.password, teacher.path);
-                        }
-                        else if(type == 2){
+                        } else if (type == 2) {
                             teacher = new JuniorTea(teacher.name, teacher.password, teacher.path);
-                        }
-                        else{
+                        } else {
                             teacher = new SeniorTea(teacher.name, teacher.password, teacher.path);
                         }
                         System.out.println("准备生成" + teacher.getType() + "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）:");
                         break;
-                    }
-                    else{
+                    } else {
                         System.out.println("请输入小学、初中和高中三个选项中的一个");
                     }
                 }
-            }
-            else if(choice.equals("n")){
+            } else if (choice.equals("n")) {
                 System.out.println("请继续输入题目数量：");
             }
     }
@@ -98,23 +94,22 @@ public class SysFunc {
     // 出题界面
     public static void Operate(Scanner scanner){
         boolean logout = false;
-        while(!logout){
+        while (!logout) {
             SysFunc.ShiftType(scanner);
             int num = scanner.nextInt();
             scanner.nextLine();
-            while(true){
-                if(num == -1) {
+            while (true) {
+                if (num == -1) {
                     // 返回登录界面
                     System.out.println("已退出登录");
                     logout = true;
                     break;
                 }
-                if(num >= LEAST_NUM && num <= MAX_NUM) {
+                if (num >= LEAST_NUM && num <= MAX_NUM) {
                     String filepath = teacher.GenerateEX(num);
                     System.out.println("题目生成成功，已保存至" + filepath);
                     break;
-                }
-                else {
+                } else {
                     System.out.println("题目数量应在10-30之间,请重新输入");
                     num = scanner.nextInt();
                 }

src/Teacher.java

@@ -18,17 +18,17 @@ public abstract class Teacher {
     public Teacher(String name, String password, String path) {
         this.name = name;
         this.password = password;
-        if(this.path != null){
+        if (this.path != null) {
             this.path = path;
-            return ;
+            return;
         }
         // 生成文件夹
         File folder = new File(name);
-        try{
-            if(!folder.exists()){
+        try {
+            if (!folder.exists()) {
                 folder.mkdirs();
             }
-        } catch(Exception e) {
+        } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         this.path = folder.getAbsolutePath();
@@ -38,13 +38,15 @@ public abstract class Teacher {
     public boolean checkDuplicate(String question){
         File folder = new File(this.path);
         File[] files = folder.listFiles();
-        if(files == null) return false;
-        for(File file : files){
+        if (files == null) {
+            return false;
+        }
+        for (File file : files) {
             List<String> lines = null;
             try {
                 lines = Files.readAllLines(Paths.get(file.getAbsolutePath()));
-                for(String line : lines){
-                    if(line.substring(line.indexOf(")") + 2).equals(question)){
+                for (String line : lines) {
+                    if (line.substring(line.indexOf(")") + 2).equals(question)) {
                         return true;
                     }
                 }
@@ -60,11 +62,11 @@ public abstract class Teacher {
         Date date = new Date();
         SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd-HH-mm-ss");
         File file = new File(this.path, sdf.format(date) + ".txt");
-        try{
-            if(!file.exists()){
+        try {
+            if (!file.exists()) {
                 file.createNewFile();
             }
-        } catch(IOException e){
+        } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         return file.getAbsolutePath();
@@ -75,7 +77,7 @@ public abstract class Teacher {
         Path filePath = Paths.get(generatePath());
         for (int i = 0; i < num; i++) {
             String question = generateSingleQuestion();
-            if(checkDuplicate(question)){
+            if (checkDuplicate(question)) {
                 i--;
                 continue;
             }