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中小学数学卷子自动生成程序-个人项目互评

个人项目互评

代码作者：软件2101胡信航

评价者：软件2101马千凌

目录

一、项目要求

实现中小学数学卷子自动生成程序：

  • 命令行输入用户名和密码，两者之间用空格隔开，如果用户名和密码都正确，将根据账户类型（小学、初中和高中）准备出题。预设的有以下账户：

    账户类型 账户 密码
    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

  • 登录后输入范围“10-30”（含10,30，或-1退出登录）的，程序根据输入的题目数量生成符合小学、初中和高中难度的题目的卷子。难度要求如下：

    小学 初中 高中
    难度要求 +,-,*./ 平方，开根号 sin,cos,tan
    备注 只能有+,-,*./和() 题目中至少有一个平方或开根号的运算符 题目中至少有一个sin,cos或tan的运算符

  • 生成的题目将以“年-月-日-时-分-秒.txt”的形式保存，每个账号一个文件夹。每道题目有题号，每题之间空一行。

  • 在登录状态下，如果用户需要切换类型选项，命令行输入“切换为XX”，XX为小学、初中和高中三个选项中的一个，输入项不符合要求时，程序控制台提示“请输入小学、初中和高中三个选项中的一个”；输入正确后，显示“”系统提示“准备生成XX数学题目，请输入生成题目数量”，用户输入所需出的卷子的题目数量，系统新设置的类型进行出题。

二 、项目结构

  1. 程序的入口为Main文件的main方法，先创建一个Run类的对象，再调用其初始化方法启动程序，main函数简洁易懂。
  2. Run类为Runnable接口的实现，主要包含一些用于处理逻辑跳转的函数，这些方法分为2层，第一层处理用户登录，第二层处理用户输入的指令，层次分明。
  3. Run类中应用到的Login类和PaperGeneration类均由相应接口实现而来，分别实现用户登陆、生成试卷的功能。
  4. 用户类User为抽象类，自带密码检查的方法，小、初、高老师均继承User类，在此基础上增加了获取其学校级别的方法。

运行流程图：

image-20230919194423432

三、代码分析

  • Main类

    public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Run run = new Run();
    run.init();
  }
}

    通过创建一个Run类的对象，再调用其初始化方法开始程序。

  • User抽象类

    public abstract class User {
  private String userName;
  private String password;

  User(String userName, String password) {
    this.userName = userName;
    this.password = password;
  }

  public String getUserName() {
    return userName;
  }

  /**
   * 验证输入的账号密码是否匹配.
   */
  public boolean check(String userName, String password) {
    return this.userName.equals(userName) && this.password.equals(password);
  }

  /**
   * 返回年级信息（小学、初中、高中）.
   */
  public abstract String getLevel();
}

    User抽象类有三个继承：

    1. public class PrimaryTeacher extends User {
  public PrimaryTeacher(String userName, String password) {
    super(userName, password);
  }

  @Override
  public String getLevel() {
    return "小学";
  }
}

    2. public class MiddleTeacher extends User {
  public MiddleTeacher(String userName, String password) {
    super(userName, password);
  }

  @Override
  public String getLevel() {
    return "初中";
  }
}

    3. public class HighTeacher extends User {
  public HighTeacher(String userName, String password) {
    super(userName, password);
  }

  @Override
  public String getLevel() {
    return "高中";
  }
}

    对于不同的继承，在调用getLevel()函数时返回不同的结果，以此表现不同的用户类型。

  • Runnable接口

    public interface Runnable {

  /**
   * 初始化和运行函数，第一层处理登录，第二层处理输入.
   */
  void init();

  /**
   * 判断输入是否是数字.
   */
  boolean isNumber(String num);

  /**
   * 处理输入的字符，输入正确，实现当前试卷类型的切换，输入错误，给出提示信息.
   */
  int inputString(String s);

  /**
   * 处理输入的字符，输入正确，生成指定数量的题目，输入错误，给出提示信息.
   */
  int inputNumber(String num);

  /**
   * 处理输入命令，先判断是否为数字，再调用函数判断格式.
   */
  int inputCommand(String command);

  /**
   * 将题目类型转换为数字.
   */
  int inputLevel(String level);

}

    运行类Run的接口，比较重要的几个方法如下：

    1. @Override
public void init() {
  User user = login.login();
  state = user.getLevel();
  System.out.println("当前选择为" + state + "出题");
  System.out.println("准备生成" + state + "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）：");
  int command;
  while (true) {
    command = inputCommand(in.nextLine());
    if (command == 1) {
      continue;
    }
    if (command == -1) {
      init();
    } else {
      paperGeneration.paperGeneration(command, user.getUserName(), inputLevel(state));
    }
  }
}

      负责登录信息的显示、处理输入命令解析后的结果以及试卷的生成。

    2.   @Override
  public int inputCommand(String command) {
    String[] param = command.split(" ");
    int l = param.length;
    if (l != 1) {
      System.out.println("请输入有效格式");
      return 1;
    }
    if (!isNumber(command)) { //如果输入的不是数字,返回0
      if (!command.startsWith("切换为")) {
        System.out.println("请输入正确格式");
      } else if (inputString(command) == 1) { //如果成功切换
        System.out.println("准备生成" + state + "数学题目，请输入生成题目数量");
      }
      return 1;
    } else { //如果输入的是数字,返回输入值
      int n = inputNumber(command);
      if (n == 0) {
        return 1;
      }
      return n;
    }
  }

      将用户输入的命令解析为返回值提供给init()。

    3. @Override
public int inputString(String s) {
  switch (s) {
    case "切换为初中" -> {
      if (state.equals("初中")) {
        System.out.println("类型已经为初中，请勿重复设置");
      } else {
        state = "初中";
        return 1;
      }
    }
    case "切换为小学" -> {
      if (state.equals("小学")) {
        System.out.println("类型已经为小学，请勿重复设置");
      } else {
        state = "小学";
        return 1;
      }
    }
    case "切换为高中" -> {
      if (state.equals("高中")) {
        System.out.println("类型已经为高中，请勿重复设置");
      } else {
        state = "高中";
        return 1;
      }
    }
    default -> System.out.println("请输入小学、初中和高中三个选项中的一个");
  }
  return 0;
}

      处理切换出题难度的方法。

  • Loginable接口

    public interface Loginable {

  /**
   * 用户文件读取，用于读取文件并初始化用户数组.
   */
  void readFile();

  /**
   * check函数用于遍历用户数组，账号密码匹配返回在数组的下标，否则返回-1.
   */
  int check(String userName, String password);

  /**
   * login函数用于命令行实现用户登录.
   */
  User login();
}

    Login类的接口，主要实现登录功能。

  • PaperGenerationable接口

    public interface PaperGenerationable {

  String[] symbols = {
    "+", "-", "*", "/"
  };
  String[] power = {
    "²", "√(", ")"
  };
  String[] trigonometric = {
    "sin", "cos", "tan", "°"
  };

  /**
   * 按格式返回当前时间.
   */
  String time();

  /**
   * 用于改变数字的值，使数字带上平方或者根号，满足初中难度.
   */
  String changeMiddle(int input);

  /**
   * 用于改变数字的值，使数字带上三角函数，满足高中难度.
   */
  String changeHigh(int input);

  /**
   * 根据难度处理单个数字.
   *
   * @param level 试卷类型
   * @param n 要处理的数字
   * @param j 现在的数字位置
   * @param r 一个问题中总共有多少数字
   * @return String 处理完的数字
   */
  String getChange(int level, int n, int j, int r);

  /**
   * 为单个数字加上符号或者括号.
   *
   * @param j 处理1个问题中的第几个数字
   * @param num 括号位置
   * @param p 经过难度处理的数字
   * @param question 问题
   * @param s 符号在数组中的位置
   * @param r 题目有多少个数字
   * @return String 对一个数字处理后的问题
   */
  String getQuestion(int j, int num, String p, String question, int s, int r);

  /**
   * 按类型生成单个题目.
   */
  String generateQuestion(int level);

  /**
   * 按照题目的数量，当前用户，要生成的类型生成对应试卷.
   */
  void paperGeneration(int number, String userName, int level);

  /**
   * 读取指定用户已经出的题，放入paperSet中.
   */
  void readFile(String userName);

  /**
   * 将一份试卷写入文件中.
   */
  void writeFile(HashSet<String> paper, String userName, String filename);

  /**
   * 对指定题目进行查重，没有重复返回真，否则返回假.
   */
  boolean duplicateCheck(String question, String userName);

}

    此为生成试卷的类PaperGeneration的接口，定义了几个符号集和一些接下来要用到的函数。比较重要的几个函数的实现如下：

    1. @Override
public String getChange(int level, int n, int j, int r) {
  String p;
  if (level == 0) { //小学
    p = Integer.toString(n);
  } else { //初中
    flag = 0;
    if (level == 1) {
      p = changeMiddle(n);
      if (j == r && flag == 0) {
        p = power[1] + n + power[2]; //如果一道题没有一个平方或者根号，使最后一个数加上根号
      }
    } else {
      p = changeHigh(n);
      if (j == r  && flag == 0) {
        p = trigonometric[0] + n + trigonometric[3]; //如果一道题没有一个三角函数，使最后一个数变为sin
      }
    }
  }
  return p;
}

      检查题目是否含有特殊运算（在初高中难度下），如果没有则给最后的操作数加上特殊运算。

    2. @Override
public String getQuestion(int j, int num, String p, String question, int s, int r) {
  if (j == num && r != j) { //添加左括号，前提不是题目中最后一个数字
    if (j == 0) {
      question = "(" + p + " ";
    } else {
      question += symbols[s] + " (" + p + " ";
    }
  } else if (j == num + 1 && j != 0) { //添加右括号
    question += symbols[s] + " " + p + ") ";
  } else { //不添加括号
    if (j == 0) {
      question = p + " ";
    } else {
      question += symbols[s] + " " + p + " ";
    }
  }
  return question;
}

      为文件中的某个操作数加上符号或者括号。

    3. @Override
public String generateQuestion(int level) {
  String question = "";
  int r = random.nextInt(5); //r表示这个题目有多少个数字
  if (level == 0 && r == 0) {
    r++;
  }
  int num = -1; //在哪个地方插入括号
  if (r >= 2) {
    num = random.nextInt(4);
  }
  for (int j = 0; j <= r; j++) {
    int s = random.nextInt(4); //生成符号+-*/中的一个
    String p; //p表示1个数字的变化
    int n = random.nextInt(100) + 1;
    p = getChange(level, n, j, r);
    if (j == num && s == 3) { //如果括号在除法下，去掉括号，防止0的出现
      num = -1;
    }
    question = getQuestion(j, num, p, question, s, r);
  }
  question += "=";
  return question;
}

      生成单道题目。

    4. @Override
public void paperGeneration(int number, String userName, int level) {
  HashSet<String> paper = new HashSet<>();
  for (int i = 0; i < number; i++) {
    String question = generateQuestion(level); //生成1个题目
    if (duplicateCheck(question, userName)) { //查重
      paper.add(question); //添加到HashSet中
    } else {
      i--; //如果重复，重新生成题目
    }
  }
  writeFile(paper, userName, time()); //写入文件
}

      按照题目的类型、当前用户、题目数量生成符合要求的文件。

      生成的题目经过查重后加入历史题目集。

    5. @Override
public boolean duplicateCheck(String question, String userName) {
  readFile(userName); //读取已经出过的题，添加到HashSet中
  for (String s : paperSet) { //遍历集合
    if (question.equals(s)) { //如果重复，返回false
      return false;
    }
  }
  return true;
}

      将生成的单道题目和用户历史题目比较，相同则重复，返回真。

四、程序测试

1. 登陆：

image-20230918205511890

可以发现如果输入错误的格式、未输入密码、密码错误均会有相应报错，报错后可以继续进行输入。

输入正确的账号、密码，程序会有相应提示，且会说明当前的出题难度。

image-20230918210101763

退出当前账号并登录其他账号，退出过程没有问题，且重新登录后均有正确的提示。

经过测试，登录部分可以正常运行且没有bug。

2. 切换命令测试

输入错误指令、一行输入多个指令均会有相应提示，输入正确指令可以正常切换，在已经是某一难度的情况下再次切换该难度同样会有提示。

经过各种测试，切换难度部分逻辑完备。

3. 题目生成测试

输入超过范围的数量、同一行输入多个数字会有错误提示。

输入符合要求的值则会在当前用户的文件夹内生成所需的文件，文件名为当前时间，符合要求。

生成完文件后程序提示继续输入命令，可以退出或者继续生成题目。

生成的题目符合当前难度的要求，数量也没有问题。

切换难度，生成的题目同样符合要求。

切换用户，文件生成位置、题目难度发生相应改变，验证后均准确无误。

4. 查重测试

查重有关代码如下：

@Override
public void paperGeneration(int number, String userName, int level) {
  HashSet<String> paper = new HashSet<>();
  for (int i = 0; i < number; i++) {
    String question = generateQuestion(level); //生成1个题目
    if (i == 0) { //测试查重
      question = "91 - 76 =";
      i++;
    }
    if (duplicateCheck(question, userName)) { //查重
      paper.add(question); //添加到HashSet中
    } else {
      i--; //如果重复，重新生成题目
    }
  }
  writeFile(paper, userName, time()); //写入文件
}

检查上传效果的方法如下：修改paperGeneration函数，添加一条if语句测试查重功能。将第一个问题改为“91 - 76 =”，这道题在张三1出过的试卷中已经出现，为避免进入死循环，将i++，最后会生成number-1道题目，只需检查试卷中有无指定题目“91 - 76 =”即可。

查看文本文件，发现并没有出现91-76这道题，查重有效。

将91-76改为91+76，这道题没有在之前的试卷中出现，重新生成，发现有这道题目，证明查重功能有效。

五、优缺点分析

优点

  1. 代码在功能方面没有问题，对各种错误输入均有处理。
  2. 代码符合Google语言规范，注释齐全。
  3. 文件保存在相对路径output/paper/name下，文件名和需求相同。
  4. 具体类均有相应接口类或抽象类（不考虑Main），根据功能不同分为几个类，较为直观。
  5. 方法行数均未超过40行，阅读难度不高。
  6. 咋子高中难度下对操作数的值进行了限制，防止出现tan(90°)等情况。

可改进的点

  1. 因为随机性的原因乘、除号常常在同一题中连续出现，导致题目计算过于困难。

  2. 涉及到三角函数时会生成难以手算的式子。

  3. 文件结构可以进行些许优化，利用package可以让文件结构更清晰。

  4. 方法命名、传入参数的命名不是很直观，可以改进。

六、评分

该个人项目两个方法将单个字母作为比较重要的变量，扣10分。

本文作者：hnu-mql's

本文链接：https://www.cnblogs.com/hnu-mql/p/17715438.html

版权声明：本作品采用知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 2.5 中国大陆许可协议进行许可。

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