【湖南大学个人项目】中小学数学卷子自动生成程序
一、项目需求
- 命令行输入用户名和密码，两者之间用空格隔开（程序预设小学、初中和高中各三个账号，具体见附表），如果用户名和密码都正确，将根据账户类型显示“当前选择为XX出题”，XX为小学、初中和高中三个选项中的一个。否则提示“请输入正确的用户名、密码”，重新输入用户名、密码；
- 登录后，系统提示“准备生成XX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）：”，XX为小学、初中和高中三个选项中的一个，用户输入所需出的卷子的题目数量，系统默认将根据账号类型进行出题。每道题目的操作数在1-5个之间，操作数取值范围为1-100；
- 题目数量的有效输入范围是“10-30”（含10,30，或-1退出登录），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（具体要求见附表）。同一个老师的卷子中的题目不能与以前的已生成的卷子中的题目重复（以指定文件夹下存在的文件为准，见5）；
- 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；
- 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；
二、代码
- User.java
public class User {
private String name;
private String password;
private int grade;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
public int getGrade() {
return grade;
}
public void setGrade(int grade) {
this.grade = grade;
}
}
- GeneratePaper.java
import java.io.*;
import java.util.*;
public class GeneratePaper {
public static String dir="C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\";//主文件夹位置
public static void main(String[] args) {
/**
* @Author:
* @Description:主函数
* @Date:2019/9/16
*/
List<User> users=userInitialize();
User iuser=login(users);//记录当前用户
int state=iuser.getGrade();//记录当前年级状态
while(true){
int input=getInput(state);
switch (input){
case -1:iuser=login(users);//输入-1重新登录
state=iuser.getGrade();
break;
case 1:state=1;//改变年级状态
break;
case 2:state=2;//改变年级状态
break;
case 3:state=3;//改变年级状态
break;
default:getPaper(iuser.getName(),state,input);//获得试卷
}
}
}
static List<User> userInitialize(){
/**
* @Author:
* @Description:用户初始化，读入文件中的用户信息并返回
* @Date:2019/9/16
*/
List<User> users=new ArrayList<User>();
File infile = new File(dir+"user.txt");//用户信息文件
try {
BufferedReader bf = new BufferedReader(new FileReader(infile));//读入文件
String temp;
while((temp=bf.readLine())!=null) {
String[] stringSplit=temp.split("\\s+");//按空格切分
User iuser=new User();//
iuser.setName(stringSplit[0]);//设置姓名
iuser.setPassword(stringSplit[1]);//设置密码
if(stringSplit[2].equals("小学")){//设置年级
iuser.setGrade(1);
}
if(stringSplit[2].equals("初中")){
iuser.setGrade(2);
}
if(stringSplit[2].equals("高中")){
iuser.setGrade(3);
}
users.add(iuser);//添加至用户链表
}
bf.close();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
return null;
}
return users;//返回全部用户
}
static User login(List<User> users){
/**
* @Author:
* @Description:用来登录用户
* @Date:2019/9/16
*/
System.out.println("请输入用户名和密码：");
Scanner in=new Scanner(System.in);
boolean flag=false;//标记位用来标记是否登录
User iuser=new User();//表示登录用户
while(!flag) {
String str[] = in.nextLine().split("\\s+");
if(str.length<2){//输入少于两个字段
System.out.println("请输入正确的用户名、密码:");
continue;
}
String name = str[0];//记录姓名
String password = str[1];//记录密码
for(User user:users){
if(user.getName().equals(name)&&user.getPassword().equals(password)){//存在用户满足该用户名和密码
flag=true;
int grade=user.getGrade();
iuser.setName(user.getName());//设置用户名
iuser.setPassword(user.getPassword());//设置密码
iuser.setGrade(user.getGrade());//设置年级
System.out.print("当前选择为");//对应数字输出相应的年级
if (grade==1){
System.out.print("小学");
}
if (grade==2){
System.out.print("初中");
}
if (grade==3){
System.out.print("高中");
}
System.out.println("出题");
break;//登录成功跳出循环
}
}
if(!flag){
System.out.println("请输入正确的用户名、密码:");//如果没有满足该用户的账户，登录失败，重新输入
}
}
return iuser;//返回登录的账户信息
}
static int getInput(int state){
/**
* @Author:
* @Description:用于接收输入，根据相应的输入完成登出、更换状态、生成试卷
* @Date:2019/9/16
*/
System.out.print("准备生成");//对应的年级输出相应的提示语
if (state==1){
System.out.print("小学");
}
if (state==2){
System.out.print("初中");
}
if (state==3){
System.out.print("高中");
}
System.out.println("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 get=0;
Scanner in=new Scanner(System.in);
String input=in.nextLine();//接收输入
while (true){
if(input.contains("切换为")){//如果满足字符串“切换为”则进行判断
while (true){
if(input.equals("切换为小学")){//满足条件跳出循环
get=1;
break;
}
if(input.equals("切换为初中")){
get=2;
break;
}
if(input.equals("切换为高中")){
get=3;
break;
}
System.out.println("请输入小学、初中和高中三个选项中的一个");//不满足条件继续重新输入
input=in.nextLine();
}
}
if(input.equals("-1")){//输入为1登出原来的用户
get=-1;
}
if (input.matches("\\d+")){//满足输入的是数字
int num=Integer.valueOf(input);
if (num>=10&&num<30){//在10到30之间满足条件
get=num;
}else{
System.out.println("输入范围错误，请重新输入");//不满足条件重新输入
input=in.nextLine();
continue;
}
}
if (get!=0){//输入有效则跳出循环返回结果
break;
}else{
System.out.println("输入错误，请重新输入");
}
}
return get;
}
static String getProblem(int state){
/**
* @Author:
* @Description:
* @Date:2019/9/17
*/
String[] symbol=new String[]{"+","-","*","/","^2","√","sin","cos","tan"};//设置字符串数组保存符号
Random r = new Random();//产生随机数种子
String problem=new String();//创建字符串来保存结果
if(state==1){//当状态为小学时
while(true){
problem="";
int length=0;//表示式子的长度
int bracket=r.nextInt(3);//表示括号个数，随机化0.1.2
int left=0;//表示左括号多余的个数
int gap=0;//表示左右括号之间的跨度
while(true){
if(r.nextInt(2)==0&&bracket>0){//1/2的几率在数前加入左括号
problem+="(";//式子加入左括号
bracket--;//括号次数
left++;//差值加一
gap=0;//初始化跨度
}
int num=r.nextInt(100)+1;//加入0-100随机化数
problem+=String.valueOf(num);//把数加入式子
gap++;//跨度加一
if(r.nextInt(2)==0&&left>0&&gap>=2){//1/2的几率且满足差值大于0且跨度大于2时加入右括号
// if(left>0&&gap>=2){
problem+=")";
left--;
}
if(length>=2&&bracket<=0&&left<=0){//长度大于2且括号个数为0且差值为0生成结束
break;
}
problem+=symbol[r.nextInt(4)];//式子中再加入符号
length++;//长度加一
}
if(length<5&&gap<3){//过滤掉长度大于5且差值过大的式子
break;
}
}
}
if(state==2){
while (true){
problem="";
int length=0;
int sym=r.nextInt(2)+1;//初始化平方根号个数大于1的随机数
int bracket=r.nextInt(2);
int left=0;
int gap=0;
while (true){
if(r.nextInt(2)==0&&bracket>0){
problem+="(";
bracket--;
left++;
gap=0;
}
gap++;
int num=r.nextInt(100)+1;
if(r.nextInt(2)==0){//将第一步加入数字的步骤改为1/2加入根号平方
if(r.nextInt(2)==0){//1/2的概率加入平方
problem+=(String.valueOf(num)+symbol[4]);
}else{//1/2的概率加入根号
problem+=(symbol[5]+String.valueOf(num));
}
sym--;
}else{//1/2的概率还是加入数字
problem+=String.valueOf(num);
}
if(r.nextInt(2)==0&&left>0&&gap>=2){
problem+=")";
left--;
}
if(length>=2&&sym<=0&&bracket<=0&&left<=0){
break;
}
problem+=symbol[r.nextInt(4)];
length++;
}
if(length<5&&gap<5){
break;
}
}
}
if(state==3){
while(true){
problem="";
int length=0;
int sym=1;
int sym2=r.nextInt(3)+1;//初始化三角函数个数大于1的整数
int bracket=r.nextInt(3);
int left=0;
int gap=0;
while (true){
if(r.nextInt(2)==0&&bracket>0){
problem+="(";
bracket--;
left++;
gap=0;
}
gap++;
int num=r.nextInt(100)+1;
if(r.nextInt(3)==0){//1/3的概率加入平方根号
if(r.nextInt(2)==0){
problem+=(String.valueOf(num)+symbol[4]);
}else{
problem+=(symbol[5]+String.valueOf(num));
}
sym--;
}else {//1/2的概率加入三角函数
if(r.nextInt(2)==0){
int symloc=r.nextInt(3)+6;
problem+=(symbol[symloc]+String.valueOf(num));
sym2--;
}else {//1/2的概率加入普通符号
problem+=String.valueOf(num);
}
}
if(r.nextInt(2)==0&&left>0&&gap>=2){
problem+=")";
left--;
}
if(length>=2&&sym<=0&&sym2<=0&&bracket<=0&&left<=0){
break;
}
problem+=symbol[r.nextInt(4)];
length++;
}
if(length<5&&gap<5){
break;
}
}
}
problem+="=";
return problem;
}
static HashSet<String> getPast(String name){
/**
* @Author:
* @Description:用来获得该用户文件下过去的题目并返回
* @Date:2019/9/17
*/
String path = dir+name; //要遍历的路径
File file = new File(path); //获取其file对象
if(!file.exists()){//如果没有该文件夹进行创建
file.mkdir();
}
File[] fs = file.listFiles(); //遍历path下的文件和目录，放在File数组中
HashSet<String> pastProblem= new HashSet<String>();
for(File f:fs) { //遍历File[]数组
if (!f.isDirectory()) //若非目录(即文件)，则读入
{
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(f));
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
// 一次读入一行数据并加入到结果的hashset中
pastProblem.add(line);
}
br.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return pastProblem;
}
static void getPaper(String name,int state,int num){
/**
* @Author:
* @Description:根据用户名，用户年级，在对应的文件夹下生成对应数量的题目
* @Date:2019/9/17
*/
HashSet<String> past=getPast(name);//获得之前生成的题目的hashset
String dirPath = dir+name;// 文件夹路径
Calendar cal = Calendar.getInstance();
int year = cal.get(Calendar.YEAR);//获取年份
int month=cal.get(Calendar.MONTH);//获取月份
int day=cal.get(Calendar.DATE);//获取日
int hour=cal.get(Calendar.HOUR);//小时
int minute=cal.get(Calendar.MINUTE);//分
int second=cal.get(Calendar.SECOND);//秒
String path=dirPath+"\\"+String.valueOf(year)+"-"+String.valueOf(month)+"-"+String.valueOf(day)+"-"+String.valueOf(hour)+"-"+String.valueOf(minute)+"-"+String.valueOf(second)+".txt";//设置文件名
try {
FileWriter fw = new FileWriter(path,true);//设置追加属性，不断对文件进行追加
for(int i=0;i<num;i++){//生成对应数量题目
String problem=getProblem(state);//生成相应状态的题目
if(!past.contains(problem)){//如果已有的题目中不包含该题目
problem=String.valueOf(i+1)+"."+problem;//加上序号
fw.write(problem+"\n"+"\n");//追加至问价尾
}
}
System.out.println("卷子生成完毕");
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}