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MathExamSystem 数学考试系统

#项目简介
MathExamSystem 是一个基于Java开发的数学考试题目自动生成系统。该系统根据不同教育阶段（小学、初中、高中）的学生需求，生成相应难度的数学题目，并将试卷保存为文本文件。

#功能特性
##1. 多层次题目生成
小学题目: 基础四则运算和带括号表达式，避免负数结果
初中题目: 包含平方和开方运算的复合表达式
高中题目: 包含三角函数的复杂数学表达式

##2. 用户管理系统
预设三类用户账户（小学、初中、高中各3个测试账户）
用户认证和权限管理
支持账户类型切换功能

##3. 题目去重机制
自动检测并避免生成重复题目
基于历史记录的题目唯一性保证

##4. 文件管理
自动生成带时间戳的试卷文件
按用户和账户类型分类存储
结构化的文件目录组织

#系统架构

##核心组件

###QuestionGenerator 抽象类
作为所有题目生成器的基类，提供通用的随机数生成和运算符生成功能。
具体题目生成器

###PrimaryQuestionGenerator: 小学题目生成器
支持2-5个操作数的四则运算
50%概率生成带括号表达式
确保运算过程中不出现负数

###JuniorQuestionGenerator: 初中题目生成器
包含平方(²)和开方(√)运算
随机插入特殊运算符
支持复杂表达式组合

###SeniorQuestionGenerator: 高中题目生成器
集成三角函数(sin, cos, tan)
角度制计算支持
高级数学表达式构建

###User 类
用户身份验证和管理
账户类型控制
预设测试用户数据

###FileUtils 工具类
历史题目加载和管理
试卷文件生成和保存
用户目录结构维护

###ExamGenerator 考试生成器
协调各组件完成试卷生成流程
题目数量验证和控制
调用文件保存功能

#使用指南

##登录系统
运行程序后，首先需要登录：
请输入用户名和密码（用空格隔开）：
预设账户信息：
小学账户: 张三1/123, 张三2/123, 张三3/123
初中账户: 李四1/123, 李四2/123, 李四3/123
高中账户: 王五1/123, 王五2/123, 王五3/123

##生成试卷
登录成功后，按提示输入题目数量（10-30题）：
准备生成[账户类型]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）：

##特殊命令
输入 -1: 退出当前用户，返回登录界面
输入 切换为[小学|初中|高中]: 切换账户类型（无需重新登录）

##文件输出
生成的试卷将保存在以下路径结构中：
users/
├── 小学/
│   ├── 张三1/
│   ├── 张三2/
│   └── 张三3/
├── 初中/
│   ├── 李四1/
│   ├── 李四2/
│   └── 李四3/
└── 高中/
    ├── 王五1/
    ├── 王五2/
    └── 王五3/

每个试卷文件以时间戳命名，例如：2023-12-01-14-30-25.txt

##编译和运行
程序可在IDEA里直接编译运行
若使用cmd和powershell运行，先在命令行输入
chcp 65001
[Console]::InputEncoding = 
[Console]::OutputEncoding = 
[System.Text.Encoding]::UTF8
并执行java -jar MathExamSystem.jar

#代码特点

##设计模式应用
抽象工厂模式: 通过 QuestionGenerator 抽象类和具体实现类体现
单例模式: User 类中的预设账户映射采用静态初始化
工具类模式: FileUtils 提供静态方法集合

##安全特性
输入验证和边界检查
异常处理机制
用户认证保护

##扩展性设计
模块化结构便于新增题目类型
清晰的接口定义支持功能扩展
配置化的用户管理

##注意事项
程序需要在具有文件读写权限的环境中运行
题目数量限制在10-30题之间
生成的试卷文件为纯文本格式
程序默认会在当前目录创建 users 文件夹用于存储试卷