这是一个基于C++的中小学数学出题系统，适用于小学、初中和高中数学老师。用户登录后，可输入题目数量生成不同难度的卷子，题目以年月日时分秒.txt格式保存，避免重复。系统包含登录、出题、切换类型等功能，采用预处理、编译和链接的步骤编译代码。
基于C++完成的中小学数学出题系统
懒惰作者的一点点提醒
这本来是一篇应该诞生于9月份的博客。
大家可以先看本篇博客，再看【基于C++分析队友代码】中小学数学卷子自动生成程序
一、题目要求
个人项目：中小学数学卷子自动生成程序
1. 用户
小学、初中和高中数学老师。
2. 功能
1、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；
2、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；
3、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）；
4、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；
5、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、编程思路
使用Dev C++编写代码，建立工程。
新建一个main.cpp，一个MathSystem.h，一个Function.h
首先，我们来从计算机系统深处了解一下一个C++代码是什么处理成为可执行程序的。敬上《深入理解计算机系统》经典图片
现在以这个例子来讲解编译器的工作：
1. 预处理阶段：编译器以C文件作为一个单元，首先读这个C文件，发现第一句与第二句是包含.h文件，就会在所有搜索路径中寻找这两个文件，找到之后，就会将相应.h文件中再去处理宏，变量，函数声明，嵌套的.h文件包含等，检测依赖关系，进行宏替换，看是否有重复定义与声明的情况发生，最后将那些文件中所有的东东全部扫描进这个当前的C文件中，形成一个中间“C文件”。
2. 编译阶段：在上一步中相当于将那个.h文件中的test变量扫描进了一个中间C文件，那么test变量就变成了这个文件中的一个全局变量，此时,就将所有这个中间C文件的所有变量，函数分配空间，将各个函数编译成二进制码，按照特定目标文件格式生成目标文件，在这种格式的目标文件中进行各个全局变量，函数的符号描述，将这些二进制码按照一定的标准组织成一个目标文件。
3. 链接阶段：将上一步成生的各个目标文件，根据一些参数，连接生成最终的可执行文件，主要的工作就是重定位各个目标文件的函数，变量等，相当于将个目标文件中的二进制码按一定的规范合到一个文件中
回归正题
接下来说说，我这三个工程的内容以及编写思路。
1. MathSystem.h
这个文件中，是所有全局变量和函数的定义。
首先，我为用户设立了结构体，方便存储本次登录的用户信息，并且和存储用户信息的txt文档进行匹配等操作。
struct Teacher
{
string name; //用户名
string type; //教学年级类型
string passwd; //密码
}tea;
其次，定义了所有全局变量。
set<string> g_quesSet;
char buffer[100]; //当前文件路径
int g_quesNum;
int g_termNum; //操作数个数
int g_bracNum; //括号个数
const int c_Opemax=5; //操作数最大个数
const int c_Opemin=1; //操作数最小个数
const int c_Nmax=100; //操作数最大数值
const int c_Nmin=1; //操作数最小数值
const int c_problemMax=30;
const int c_problemMin=10;
string g_path; //老师文件夹的路径
string g_timepath; //txt文件的路径
string g_tempath;
bool g_teaflag=0; //用户名密码是否匹配成功
bool g_exitflag=0; //退出标志
ofstream g_outFile; //写入暂时文件
ofstream g_routFile; //去重后写入正式文件
ifstream g_instrFile; //从临时文件取出一行
ifstream g_inFile("TeacherInformation.txt");
int Left_Bracket=0; //左括号位置
int Right_Bracket=0; //右括号位置
int Left_Bracket2=0; //左括号2位置
int Right_Bracket2=0; //右括号2位置
FILE *fp=NULL;
char g_FourOpe[]={
'+','-','*','/'};
char g_PowerOpe[]={
'√','^2'};
string g_trig[]={
"sin","cos","tan"};
最后，就是所有函数的定义。
void Mem_Login(); //登录
void Get_nowtime(); //调用系统时间
void Creat_Doc(); //创建文件
void Creat_Question(); //出题并查重
void Switch_Type(); //判断切换
void Choose_symbol(int option,int position,int n); //根据类型选择符号
2. Function.h
引入MathSystem.h库，复写函数内容。
（1）void Mem_Login(); //登录 函数
初始化登录界面，输入用户名和密码，通过输入输出流从用户信息文档中进行匹配，实现登录的效果。
这里也用到了while（）进行功能的重复，如果用户名密码不匹配就一直进行输入。
void Mem_Login() //登录
{
g_teaflag=0; //匹配标准
string strN;
string strP;
string strT;
cout<<"=======================中小学数学卷子自动生成程序=========================="<<endl;
cout<<"======================= =========================="<<endl<<endl;
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<"请输入用户名和密码（用户名和密码之间用空格隔开）: ";
while(1)
{
cin>>tea.name>>tea.passwd;
cout<<endl;
if(!g_inFile)
{
cerr<<"open wrong!"<<endl;
exit(1);
}
while(g_inFile>>strN)
{
if(strN==tea.name)
{
g_inFile>>strP;
if(strP==tea.passwd)
{
g_inFile>>strT;
tea.type=strT;
g_teaflag=1;
//cout<<"=========================="<<endl;
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<"用户名密码正确，登录成功！"<<endl<<endl;
break;
}
}
}
if(g_teaflag==0)
{
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<"* 请输入正确的用户名、密码:";
}
else
{
break;
}
}
g_inFile.close();
}
（2）void Creat_Question(); //出题并查重
这个函数是关键函数，实现出题和查重的功能
首先，接收题目数量。如果数量在范围之内，调用**void Creat_Doc()函数创建以用户名字命名的文件夹，Creat_Doc()再调用Get_nowtime()**获取当前系统时间，新建用时间命名的txt文件保存题库。
接下来，进行出题的操作，进行N（题目数量）次循环，每次循环出一道题，在while循环内，通过随机操作数，随机符号，随机括号，完成一个式子的生成。不得不承认，我这个代码有一个小小的bug，括号的数量并不是随机的，因为操作数最多5个，所以我只随机生成了一对或两对括号。
void Creat_Question() //出题并查重
{
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<"准备生成"<<tea.type<<"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）：";
while(1)//创建文件夹
{
cin>>g_quesNum;
cout<<endl;
if(g_quesNum==-1)
{
g_exitflag=1;
break;
}
else if((g_quesNum<c_problemMin)||(g_quesNum>c_problemMax))
{
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<"*数字超出范围！请输入[10,30]之内的数量（输入-1将退出当前用户，重新登录） ： ";
g_quesNum=0;
}
else
{
Creat_Doc();
break;
}
}
if(g_exitflag==1)
{
cout<<"==========================================================================="<<endl;
cout<<" 退出程序成功！欢迎下次使用！ "<<endl;
cout<<"==========================================================================="<<endl<<endl;
Mem_Login();
}
int N=g_quesNum; //题目数
g_outFile.open(g_tempath.c_str()); //出题
g_instrFile.open(g_tempath.c_str());//将文件中的题以字符串存储到set中，去重
g_routFile.open(g_timepath.c_str());//存到正式文件中
g_quesSet.clear();
while(N>
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