本来是不打算写这个课程作业的博客的，但是后续结队编程又需要和队友相互交流代码，而我当时写代码的时候也没有过多的注释，为了我的结队队友“、、”能够更轻松的(至少不会想捶我)完成课程任务，我还是准备写篇博客简单介绍一下课程项目。
PS:也附上“、、”的博客网站，也是关于这次的项目的

程序要求

点击下载需求文件

程序架构

使用java实现程序，总有5个类，并使用数据库来查重

1.Main

程序运行的地方，主要处理逻辑，程序状态和用户交互之类的

2.User抽象类

代表出题者的一个抽象类，拥有登录(连接数据库)，出题，检查题目是否重复的功能

3.Primary，JuniorHigh，High三个实例用户类

继承User，并实现出题的具体方法

4.mysql数据库

实现题目的查重功能和用户信息存储功能

下面将从Main类开始介绍整个程序

Main类

变量

private int state = LOGIN;//代表程序状态，初始状态为登录状态
private static final int LOGIN = 0;//定义宏LOGIN
private static final int LOGGED_IN = 1;//定义宏LOGGED_IN
private User user;//当前程序的使用用户
private static Scanner scanner = new Scanner(System.in);//实例化输入对象

main方法，程序入口

public static void main(String[] args) throws SQLException, ClassNotFoundException {System.out.println("中小学数学卷子自动生成程序");Main main = new Main();while (true) {//根据程序状态实现不同功能switch (main.state) {case LOGIN://实现登录功能main.processLogin();break;case LOGGED_IN://实现登录后功能main.processLoggedIn();break;}}
}

processLogin()

private void processLogin() throws SQLException, ClassNotFoundException {System.out.println("请输入用户名、密码");String account = scanner.next();String password = scanner.next();//根据输入的账号密码获取用户实例对象user = User.login(account, password);if (user == null) {System.out.println("请输入正确的用户名、密码");} else {System.out.println("当前选择为" + user.getDifficultyType() + "出题");//将状态更新为已登录state = LOGGED_IN;}
}

processLoggedIn()

private void processLoggedIn() {System.out.println("准备生成" + user.getDifficultyType() + "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）：");//接收用户输入String scannerContent = scanner.next();//监测用户输入是否为int型数据try {int questionsNumber = Integer.parseInt(scannerContent);//-1为退出登录，将状态重置为登录状态，并将用户对象置为nullif (questionsNumber == -1) {state = LOGIN;user = null;} else if (questionsNumber >= 10 && questionsNumber <= 30) {System.out.println("指令正确");//开始生产题目，传入的参数为：用户的难度类型，题目数量user.generateQuestionsByType(user.getDifficultyType(), questionsNumber);} else {System.out.println("请输入正确的指令");}}//用户输入为非int型，监测是否为“切换为”指令catch (Exception NumberFormatException) {if (scannerContent.startsWith("切换为")) {String type = scannerContent.substring(3);//重置用户的难度类型if (type.equals("小学") || type.equals("初中") || type.equals("高中")) {user.setDifficultyType(type);} else {System.out.println("请输入正确的指令");}} else {System.out.println("请输入正确的指令");}}
}

User类

变量

    private String type;//用户类型private String account;//用户账号private String password;//用户密码private String difficultyType;//难度类型//下面的变量需要设置为自己的数据库数据private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/testgeneration?useSSL=false&allowPublicKeyRetrieval=true&serverTimezone=UTC";//数据库连接地址private static final String USER = "root";//数据库用户名private static final String PASSWORD = "1234";//数据库密码

构造器，getter，setter不再赘述

但是需要注意保护用户隐私，不比设置密码的getter和setter

login

public static User login(String account, String password) throws SQLException, ClassNotFoundException {//1.加载驱动程序Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");String searchedType;//从数据库获取到的类型String sql = "SELECT identity from user where account=? and password=?";//数据库的运行很耗费资源，所以需要及时关闭try (Connection connection = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD)) {//下面使用的是PreparedStatement，用法会贴在下面try (PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql)) {preparedStatement.setObject(1, account);preparedStatement.setObject(2, password);try (ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery()) {if (resultSet.next()) {//从数据库获取类型searchedType = resultSet.getString("identity");//返回实例对象switch (searchedType) {case "小学":return new Primary(account, password, searchedType);case "初中":return new JuniorHigh(account, password, searchedType);case "高中":return new High(account, password, searchedType);}}//查询失败，返回nullelse {return null;}}}}return null;
}

statement 、prepareStatement的用法和解释,转自CSDN

getQuestionsArray

//由子类实现的抽象方法
public abstract String[] getQuestionsArray(int number);

generateQuestions

//根据输入的题目数量生成题目，并将其添加到数据库
public void generateQuestions(int number) {Timestamp timestamp = new Timestamp(System.currentTimeMillis());try {//测试重复问题，addQuestionsToDatabase会返回添加失败的个数，getQuestionsArray是根据不同类型的对象生成的，也就是不同难度的题目生成方法int failNum = addQuestionsToDatabase(getQuestionsArray(number), timestamp);while (failNum != 0) {failNum = addQuestionsToDatabase(getQuestionsArray(failNum), timestamp);}} catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {e.printStackTrace();}
}

addQuestionsToDatabase

//返回添加失败的问题的个数
protected int addQuestionsToDatabase(String[] questions, Timestamp time) throws ClassNotFoundException, SQLException {int count = 0;//1.加载驱动程序Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");String sql = "INSERT INTO testgeneration.questions (question, account, created_time) VALUES (?, ?, ?);";try (Connection connection = DriverManager.getConnection(URL, USER, PASSWORD)) {try (PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql)) {//创建文件对象File file = new File("questionsData/" + account);//如果没有用户的文件就创建文件夹if (!file.exists()) {file.mkdir();}
//                System.out.println(file.getPath());//创建文件写入对象try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(file.getPath() + "/" + new SimpleDateFormat("yyyy年-MM月-dd日-HH时-mm分-ss秒").format(time) + ".txt", true)) {//在多次写入时preparedStatement就能大大降低运行成本for (int i = 0; i < questions.length; i++) {preparedStatement.setObject(1, questions[i]);preparedStatement.setObject(2, account);preparedStatement.setObject(3, time);try {preparedStatement.executeUpdate();fileWriter.write(questions[i] + "\r\n");}//如果重复则会报错，并将重复的题目数量+1catch (SQLException e) {System.out.println("'" + questions[i] + "'" + "与之前的题目重复，准备重新出题");count++;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}return count;
}

User子类

User的子类主要介绍生成题目的方法

Primary

//符号集
private static final String[] symbols = {"+", "-", "*", "/"};

@Override
public String[] getQuestionsArray(int number) {String[] questions = new String[number];//StringBuilder在操作变换的字符串的时候效率更高StringBuilder question = new StringBuilder();//以当前时间作为随机种子Random random = new Random(System.currentTimeMillis());for (int index = 0; index < number; index++) {//随机生成操作数数量，最少为两个int operandsNumber = random.nextInt(4) + 2;//随机生成左括号的位置int bracketStart = random.nextInt(operandsNumber);//随机生成右括号的位置int bracketEnd = random.nextInt(operandsNumber);//判断括号位置是否合法boolean isBracketIllegal = bracketStart < bracketEnd;int[] operands = new int[operandsNumber];for (int i = 0; i < operandsNumber; i++) {//操作数为1~100operands[i] = random.nextInt(100) + 1;//括号位置合法，并且当前为左括号位置if (isBracketIllegal && i == bracketStart) {question.append("(");}question.append(operands[i]);//操作数合法并且当前为右括号位置if (isBracketIllegal && i == bracketEnd) {question.append(")");}if (i < operandsNumber - 1) {//随机从符号集里抽取一个符号int symbolIndex = random.nextInt(symbols.length);question.append(symbols[symbolIndex]);}//最后一个操作数后面为=号else {question.append("=");}}questions[index] = question.toString();System.out.println(question);//重新设置问题question.delete(0, question.length());}return questions;
}

JuniorHigh

//符号集
private static final String[] symbols = {"+", "-", "*", "/"};

@Override
public String[] getQuestionsArray(int number) {String[] questions = new String[number];StringBuilder question = new StringBuilder();Random random = new Random(System.currentTimeMillis());for (int index = 0; index < number; index++) {//操作数数量，1到5个int operandsNumber = random.nextInt(5) + 1;//括号起始点int bracketStart = random.nextInt(operandsNumber);//括号终止点int bracketEnd = random.nextInt(operandsNumber);//初中符号个数int juniorSymbolNum = operandsNumber == 1 ? 1 : random.nextInt(operandsNumber) + 1;//根号个数int RadicalNum = random.nextInt(juniorSymbolNum + 1);//平方个数int squareNum = juniorSymbolNum - RadicalNum;//是否有括号boolean isBracketIllegal = bracketStart < bracketEnd;int[] operands = new int[operandsNumber];for (int i = 0; i < operandsNumber; i++) {//是否加根号boolean addRadical = operandsNumber == 1 ? RadicalNum == 1 : random.nextBoolean();//是否加平方boolean addSquare = operandsNumber == 1 ? !addRadical : !addRadical && random.nextBoolean();operands[i] = random.nextInt(100) + 1;if (isBracketIllegal && i == bracketStart) {//在括号外加根号boolean outsideRadical = random.nextBoolean();if (outsideRadical && RadicalNum > 0) {question.append("√");RadicalNum--;}question.append("(");}//普通根号if (addRadical && RadicalNum > 0) {question.append("√");RadicalNum--;}question.append(operands[i]);//普通平方if (addSquare && squareNum > 0) {question.append("²");squareNum--;}if (isBracketIllegal && i == bracketEnd) {boolean outsideSquare = random.nextBoolean();question.append(")");//括号外平方if (outsideSquare && squareNum > 0) {question.append("²");squareNum--;}}if (i < operandsNumber - 1) {int symbolIndex = random.nextInt(symbols.length);question.append(symbols[symbolIndex]);}//最后一个操作数后面为=号else {question.append("=");}}questions[index] = question.toString();System.out.println(question);question.delete(0, question.length());}return questions;
}

High

//符号集
private static final String[] symbols = {"+", "-", "*", "/"};
private static final String[] highSymbols = {"sin", "cos", "tan"};

@Override
public String[] getQuestionsArray(int number) {String[] questions = new String[number];StringBuilder question = new StringBuilder();Random random = new Random(System.currentTimeMillis());for (int index = 0; index < number; index++) {//操作数数量，1到5个int operandsNumber = random.nextInt(5) + 1;//括号起始点int bracketStart = random.nextInt(operandsNumber);//括号终止点int bracketEnd = random.nextInt(operandsNumber);//初中符号个数int juniorSymbolNum = random.nextInt(operandsNumber) + 1;//根号个数int RadicalNum = random.nextInt(juniorSymbolNum + 1);//平方个数int squareNum = juniorSymbolNum - RadicalNum;//高中符号个数int highSymbolNum = operandsNumber == 1 ? 1 : random.nextInt(operandsNumber) + 1;//是否有括号boolean isBracketIllegal = bracketStart < bracketEnd;int[] operands = new int[operandsNumber];for (int i = 0; i < operandsNumber; i++) {//是否加高中符号boolean addHighSymbol = operandsNumber == 1 || random.nextBoolean();//是否加根号boolean addRadical = !addHighSymbol && random.nextBoolean();//是否加平方boolean addSquare = !addRadical && random.nextBoolean();operands[i] = random.nextInt(100) + 1;if (isBracketIllegal && i == bracketStart) {//在括号外加根号boolean outsideRadical = random.nextBoolean();//在括号外加高中符号boolean outsideHighSymbol = !outsideRadical && random.nextBoolean();if (outsideRadical && RadicalNum > 0) {question.append("√");RadicalNum--;}if (outsideHighSymbol && highSymbolNum > 0) {question.append(highSymbols[random.nextInt(highSymbols.length)]);highSymbolNum--;}question.append("(");}//普通根号if (addRadical && RadicalNum > 0) {question.append("√");RadicalNum--;}if (addHighSymbol && highSymbolNum > 0) {question.append(highSymbols[random.nextInt(highSymbols.length)]);highSymbolNum--;}question.append(operands[i]);//普通平方if (addSquare && squareNum > 0) {question.append("²");squareNum--;}if (isBracketIllegal && i == bracketEnd) {boolean outsideSquare = random.nextBoolean();question.append(")");//括号外平方if (outsideSquare && squareNum > 0) {question.append("²");squareNum--;}}if (i < operandsNumber - 1) {int symbolIndex = random.nextInt(symbols.length);question.append(symbols[symbolIndex]);}//最后一个操作数后面为=号else {question.append("=");}}questions[index] = question.toString();System.out.println(question);question.delete(0, question.length());}return questions;
}

数据库

user用户信息

create table user
(account  varchar(12) not nullprimary key,password varchar(15) null,identity varchar(5)  null
);

questions题目信息

将question和account设置为键，使添加时，同一个用户不能重发添加一个题，实现题目查重

create table questions
(q_id         int auto_incrementprimary key,question     varchar(30) null,account      varchar(8)  null,created_time timestamp   null,constraint questions_pkunique (question, account),constraint questions_fkforeign key (account) references user (account)
);

完整程序代码

项目完整文件已经上传到github，仅供参考

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