美赛memo：一个实现作业帮助以及组队交流的应用

一、美赛memo的基本功能

美赛memo是一个基于Python的web应用程序，主要用于美国数学建模竞赛中各题目的研究、研讨，以及题目答疑、组队交流等功能。美赛memo包含以下基本功能：

1. 用户注册/登录，方便用户进行permission授权以及个人信息管理

2. 题目上传/下载，包括题目中所需数据文件和程序代码文件的上传和下载，方便用户的阅读和理解

3. 作业提交，主要使用Python作为主要编程语言，根据不同题目需求，使用不同的模型和方法进行建模和求解

4. 论坛评论，用户可对不同作业题目进行讨论，解决疑惑，交流经验

5. 组队功能，用户可根据个人特长和兴趣在美赛memo中创建组队信息，寻找志同道合的伙伴共同参赛

二、美赛memo的技术实现

美赛memo的实现主要基于Python的web框架——Django，前端采用Bootstrap的响应式布局实现。下面我们将逐一说明美赛memo的技术实现方法。

1. 用户注册/登录功能实现

用户注册的方式包括通过email注册和通过GitHub账号登录两种方式。后端使用Django框架自带的User类进行用户信息的管理（如密码加密，用户权限等），并使用Django框架中的auth组件验证用户权限、登录状态等。

用户注册(代码片段)

from django.contrib.auth.models import User

def register(request):
    if request.method == 'POST':
        username = request.POST['username']
        email = request.POST['email']
        password = request.POST['password']
        User.objects.create_user(username=username, email=email, password=password)
        user = authenticate(username=username, password=password)
        login(request, user)
        return HttpResponseRedirect('/memos/')

用户登录(代码片段)

def login_view(request):
    if request.method == 'POST':
        username = request.POST['username']
        password = request.POST['password']
        user = authenticate(request, username=username, password=password)
        if user is not None:
            login(request, user)
            return HttpResponseRedirect('/memos/')
        else:
            # 登录失败
            return render(request, 'login.html', {'message': 'Invalid username or password.'})
    else:
        # GET请求
        return render(request, 'login.html')

2. 题目上传/下载功能实现

题目上传/下载采用了文件流存储方式，后端使用Django框架中的FileField类型进行文件的上传和存储。前端使用JQuery/AJAX进行异步文件上传，增强了用户的交互性。

文件上传(代码片段)

class Task(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
    task_file = models.FileField(upload_to='tasks')

def upload(request):
    if request.method == 'POST':
        task = Task(title=request.POST['title'], author=request.user)
        task.task_file = request.FILES['task_file']
        task.save()
        return JsonResponse({'result': 'ok'})
    else:
        return JsonResponse({'result': 'fail'})

文件下载(代码片段)

def download(request):
    task_id = request.GET.get('id')
    task = Task.objects.get(id=task_id)
    file_path = task.task_file.path
    file_name = os.path.basename(file_path)
    response = FileResponse(open(file_path, 'rb'))
    response['content_type'] = 'application/octet-stream'
    response['Content-Disposition'] = 'attachment;filename="%s"' % file_name.encode('utf-8').decode('ISO-8859-1')
    return response

3. 作业提交功能实现

美赛memo中，用户可根据题目要求选择合适的编程模型和数据处理方法，并进行程序的编写和提交。后端如下图所示，主要通过调用Python的subprocess模块运行用户上传的程序，捕获异常信息并进行显示。

程序运行(代码片段)

def evaluate(request):
    task_id = request.GET.get('id')
    task = Task.objects.get(id=task_id)
    result = {}
    if request.method == 'POST':
        file_name, file_extension = os.path.splitext(task.task_file.name)
        input_file = request.FILES.get('input_file', None)
        if input_file:
            filename = input_file.name
            with open('media/%s' % filename, 'wb') as f:
                f.write(input_file.read())
        command_line = 'python media/%s%s <media/%s' % (file_name, file_extension, input_file.name)
        process = subprocess.Popen(command_line, shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
        stdout, stderr = process.communicate()
        if stderr:
            result['status'] = 'error'
            result['output'] = stderr.decode('utf-8')
        else:
            result['status'] = 'success'
            result['output'] = stdout.decode('utf-8')
        return JsonResponse(result)
    else:
        return HttpResponseRedirect('/memos/')

4. 论坛评论功能实现

美赛memo中，我们采用Django的ORM（对象关系映射）框架进行数据库管理。在评论功能中，用户可对不同作业题目展开讨论，考虑题目中的数据处理方式、程序实现思路、优化方案等内容。

评论实现(代码片段)

class Comment(models.Model):
    task = models.ForeignKey(Task, related_name='comments', on_delete=models.CASCADE)
    author = models.CharField(max_length=200)
    text = models.TextField()
    created_date = models.DateTimeField(default=timezone.now)

def add_comment_to_task(request, pk):
    task = get_object_or_404(Task, pk=pk)
    if request.method == 'POST':
        author = request.POST['username']
        text = request.POST['comment_text']
        Comment.objects.create(task=task, author=author, text=text)
        return redirect('memo_detail', pk=task.pk)
    else:
        return redirect('memo_detail', pk=task.pk)

5. 组队功能实现

美赛memo中的组队功能主要基于Django的auth模块中的User和Group类进行管理，用户可通过填写个人信息，以及加入和创建不同组别实现和其他参赛成员的联系和交流。

组队实现(代码片段)

class Profile(models.Model):
    user = models.OneToOneField(User, on_delete=models.CASCADE)
    skill = models.CharField(max_length=50, blank=True)
    hobby = models.CharField(max_length=50, blank=True)

class Team(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=200)
    leader = models.ForeignKey(User, related_name='led_teams', on_delete=models.CASCADE)
    members = models.ManyToManyField(User, related_name='teams', blank=True)
    skill_requirement = models.CharField(max_length=500, blank=True)
    hobby_requirement = models.CharField(max_length=500, blank=True)

def create_team(request):
    if request.method == 'POST':
        name = request.POST['name']
        skill_requirement = request.POST['skill_requirement']
        hobby_requirement = request.POST['hobby_requirement']
        team = Team.objects.create(name=name, leader=request.user, skill_requirement=skill_requirement,
                                   hobby_requirement=hobby_requirement)
        team.members.add(request.user)
        return HttpResponseRedirect('/memos/')
    else:
        return render(request, 'create_team.html')

三、总结

通过上述的技术实现方法，我们完成了美赛memo这个有意义的web应用程序，该程序具有完善的用户管理、作业提交、评论交流以及组队交流等功能。相信美赛memo会在美国数学建模竞赛中为各位选手提供有力的帮助和支持。

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