8.1 KiB

Raw Permalink Blame History Unescape Escape

中小学数学卷子自动生成程序说明

一、概述

该项目是一个基于 Java 的中小学数学卷子自动生成系统，支持小学、初中和高中三个难度级别，具备用户登录、题目生成、查重、文件存储等功能。

二、类

1.Start - 程序入口类

功能：

程序的启动入口，调用 Login 类启动登录流程。

方法：

main(String[] args)：启动程序，创建 Login 实例并调用其 Main() 方法。

功能：

处理用户登录、验证、权限管理和难度切换。

方法：

Main()：主登录循环，接收用户输入并验证。

initializeUserFile()：初始化用户文件 users.txt，如果不存在则创建。

load()：从 users.txt 加载用户信息到内存。

Prove(String username, String password)：验证用户名和密码。

Success(User user, Scanner scanner)：登录成功后进入题目生成流程。

Switch(QuestionManager questionManager, String input)：切换题目生成难度。

getRole(String role)：将英文角色转换为中文显示。

3. User - 用户信息类

功能：

封装用户的基本信息。

属性：

username：用户名

password：密码

role：角色（primary/junior/senior）

方法：

构造方法和 getter 方法

4. QuestionManager - 题目管理器

功能：

管理题目生成、文件存储和用户目录。

方法：

setRole(String role)：设置当前题目生成器（小学/初中/高中）。

createQuestionsDirectory()：创建用户题目存储目录。

generateQuestions(int count)：生成指定数量的题目并保存到文件。

getCurrentRoleChinese()：返回当前难度的中文名称。

getUserQuestionFiles(String username)：获取用户所有题目文件（用于查重）。

5. QuestionGenerator - 题目生成器接口

功能：

定义题目生成器的基本行为。

方法：

generateQuestion()：生成一道题目。

normalizeQuestion(String question)：标准化题目格式用于比较。

generateOperator(String[] operators)：随机生成运算符。

isValidParentheses(String expression)：验证括号是否合法。

6. AbstractQuestionGenerator - 抽象题目生成器

功能：

提供题目生成的通用方法和查重机制。

方法：

setUsername(String username)：设置用户名并加载历史题目。

loadExistingQuestions()：加载用户已生成的题目用于查重。

normalizeQuestion(String question)：去除空格标准化题目。

generateNumber()：生成 1~100 的随机数。

isQuestionUnique(String question)：判断题目是否重复。

isValidParentheses(String expression)：验证括号是否合法且不冗余。

ensureBalancedParentheses(String expression)：确保括号成对出现。

7. PrimaryQuestionGenerator - 小学题目生成器

功能：

生成小学难度题目，仅包含加减乘除和括号。

方法：

generateQuestion()：生成小学题目，支持括号和多个操作数。

addReasonableParentheses(String expression, int operandCount)：随机添加合理括号。

8. JuniorQuestionGenerator - 初中题目生成器

功能：

生成初中难度题目，至少包含一个平方或开方运算。

方法：

generateQuestion()：生成初中题目，确保包含平方或开方。

AddSpecialOperator(...)：添加平方或开方运算符。

hasProperOperatorSpacing(String expression)：检查运算符间距是否合理。

9. SeniorQuestionGenerator - 高中题目生成器

功能：

生成高中难度题目，至少包含一个三角函数（sin/cos/tan），支持嵌套。

方法：

generateQuestion()：生成高中题目，确保包含三角函数。

AddTrigOperator(...)：添加三角函数运算符。

ForceAddTrigOperator(...)：若未包含三角函数，则强制添加。

Revise(String expression)：调整括号位置，避免语法错误。

三、流程

1.登录流程

（1）用户输入用户名和密码；

（2）系统验证身份并显示角色；

（3）用户选择生成题目数量或切换难度；

（4）系统生成题目并保存到用户目录。

2.题目生成流程

（1）根据难度选择对应的生成器；

（2）生成操作数和运算符；

（3）添加括号和特殊运算符（初中/高中）；

（4）查重和括号合法性检查；

（5）保存到文件，格式为年-月-日-时-分-秒.txt。

3.文件存储结构

src
├── questions/
|       └── 用户名/
|             ├── 2025-09-20-10-30-45.txt
|             └── 2025-09-20-10-35-22.txt
└── users.txt

4.难度特征

难度	运算符类型	特殊要求
小学	+, -, ×, ÷	可含括号
初中	+, -, ×, ÷, ², √	至少一个平方或开方
高中	+, -, ×, ÷, sin, cos, tan	至少一个三角函数，可嵌套

四、运行

1. Linux bash

~/src$ javac *.java
~/src$ java Start
已创建users.txt
Loading...

---------登录系统---------
请输入用户名和密码（用空格隔开）:

或先生成jar：

~/src$ javac *.java
~/src$ jar -cfve main.jar Start *.class
已添加清单
正在添加: AbstractQuestionGenerator.class(输入 = 4777) (输出 = 2649)(压缩了 44%)
正在添加: JuniorQuestionGenerator.class(输入 = 3654) (输出 = 2095)(压缩了 42%)
正在添加: Login.class(输入 = 5877) (输出 = 3401)(压缩了 42%)
正在添加: PrimaryQuestionGenerator.class(输入 = 2048) (输出 = 1203)(压缩了 41%)
正在添加: QuestionGenerator.class(输入 = 356) (输出 = 199)(压缩了 44%)
正在添加: QuestionManager.class(输入 = 4097) (输出 = 2204)(压缩了 46%)
正在添加: SeniorQuestionGenerator.class(输入 = 4577) (输出 = 2454)(压缩了 46%)
正在添加: Start.class(输入 = 308) (输出 = 238)(压缩了 22%)
正在添加: User.class(输入 = 1121) (输出 = 540)(压缩了 51%)
~/src$ java -jar main
Error: Unable to access jarfile main
~/src$ java -jar main.jar
已创建users.txt
Loading...

---------登录系统---------
请输入用户名和密码（用空格隔开）:

2.Windows cmd

D:\src>chcp 65001
Active code page: 65001

D:\src>java Start.java
已创建users.txt
Loading...

---------登录系统---------
请输入用户名和密码（用空格隔开）:

或

D:\src>chcp 65001
Active code page: 65001

D:\src>javac -encoding UTF-8 *.java

D:\src>java Start
已创建users.txt
Loading...

---------登录系统---------
请输入用户名和密码（用空格隔开）: