本文将详细介绍我们开发的四则运算练习系统的技术架构、核心功能实现和开发过程中的技术挑战与解决方案。这个系统采用前后端分离架构，为用户提供了一个交互式的数学练习平台，包含多种功能模块和精心设计的用户体验。
由于开发功能较多，我们邀请了第三位同学参与完成了错题本功能的开发
2352615肖翔匀 软件架构设计，后端开发，页面开发
2352619许奕宸 错题本的ui设计，错题本的功能开发
2352635李成 四则运算页面设计，实现运算的功能，测试软件bug并修改uploading-image-764435.png
试用网站链接：https://calculator-mgkhyvko3-xiangyunxiaos-projects.vercel.app
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| 前端用户界面 | | Flask Web服务器 | | 数学题目生成器 |
| (HTML/JS/CSS) | | (server.py) | | (math_generator)|
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| 用户认证系统 | | 错题本管理系统 | | 每日打卡系统 |
| (auth.js) | | (wrong_problems)| | (user.js) |
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数学题目生成器(math_generator.py)是系统的核心组件，负责生成四则运算题目。
random模块生成随机数字和运算符# 核心题目生成算法示例
def generate_problem(self):
while True:
nums = self.generate_numbers()
ops = [random.choice(list(self.operators.keys())) for _ in range(2)]
# 处理运算符优先级
try:
mul_div_index = -1
if '*' in ops or '/' in ops:
mul_div_index = ops.index('*') if '*' in ops else ops.index('/')
if mul_div_index == 0:
result = self.operators[ops[0]](nums[0], nums[1])
result = self.operators[ops[1]](result, nums[2])
elif mul_div_index == 1:
result = self.operators[ops[1]](nums[1], nums[2])
result = self.operators[ops[0]](nums[0], result)
else:
result = self.operators[ops[0]](nums[0], nums[1])
result = self.operators[ops[1]](result, nums[2])
except:
continue
if self.is_valid_result(result):
problem_str = f"{nums[0]} {ops[0]} {nums[1]} {ops[1]} {nums[2]}"
return problem_str, int(result)
系统使用Flask框架(server.py)构建轻量级Web服务器，提供RESTful API接口。
| 端点 | 方法 | 功能描述 |
|---|---|---|
/generate_problems |
GET | 生成指定数量的题目 |
/get_random_problem |
GET | 获取随机题目(用于每日打卡) |
/get_problem_sets |
GET | 获取套题列表及完成状态 |
/add_wrong_problem |
POST | 添加错题记录 |
/get_wrong_problems |
GET | 获取用户错题列表 |
/mark_set_completed |
POST | 标记套题为已完成 |
用户认证系统(auth.js和user.js)实现了用户注册、登录和会话管理功能。
// 用户登录逻辑示例
login(username, password) {
// 检查用户是否存在
if (!this.users[username]) {
return { success: false, message: '用户不存在' };
}
// 检查密码是否正确
if (this.users[username].password !== password) {
return { success: false, message: '密码错误' };
}
// 设置当前用户
this.currentUser = this.users[username];
localStorage.setItem(CURRENT_USER_KEY, JSON.stringify(this.currentUser));
return { success: true, message: '登录成功', user: this.currentUser };
}
错题本系统(wrong_problems.js)是一个重要的学习辅助功能，帮助用户记录和复习错误的题目。
每日打卡系统(user.js中的DailyCheckManager类)实现了用户每日签到和运势功能。
// 连续打卡天数计算逻辑
getConsecutiveDays() {
if (!this.isLoggedIn()) {
return 0;
}
const userId = this.getUserId();
if (!this.dailyChecks[userId] || this.dailyChecks[userId].length === 0) {
return 0;
}
// 获取打卡记录并排序
const checkDates = [...this.dailyChecks[userId]].sort();
let consecutiveDays = 1;
let currentDate = new Date(checkDates[checkDates.length - 1]);
// 从最近的日期开始，向前检查是否连续
for (let i = checkDates.length - 2; i >= 0; i--) {
const prevDate = new Date(checkDates[i]);
const diffDays = Math.floor((currentDate - prevDate) / (1000 * 60 * 60 * 24));
if (diffDays === 1) {
consecutiveDays++;
currentDate = prevDate;
} else if (diffDays > 1) {
break;
}
}
return consecutiveDays;
}
系统采用响应式设计，适配不同尺寸的设备：
系统使用原生JavaScript管理前端状态，主要包括：
挑战：生成的题目需要保证答案为整数且难度适中。
解决方案：
挑战：确保用户数据安全存储和传输。
解决方案：
挑战：在网络不稳定情况下保证基本功能可用。
解决方案：
四则运算练习系统采用前后端分离架构，结合Python和JavaScript技术栈，实现了一个功能完善、用户友好的数学练习平台。系统包含题目生成、用户认证、错题管理和每日打卡等核心功能模块，通过精心的界面设计和交互优化，为用户提供了良好的学习体验。
在开发过程中，我们解决了题目质量控制、用户数据安全和离线功能支持等技术挑战，并通过多种优化手段提高了系统性能。未来，我们计划进一步扩展系统功能，提供更丰富的学习内容和更智能的学习体验。
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