美賽memo：一個實現作業幫助以及組隊交流的應用

一、美賽memo的基本功能

美賽memo是一個基於Python的web應用程序，主要用於美國數學建模競賽中各題目的研究、研討，以及題目答疑、組隊交流等功能。美賽memo包含以下基本功能：

1. 用戶註冊/登錄，方便用戶進行permission授權以及個人信息管理

2. 題目上傳/下載，包括題目中所需數據文件和程序代碼文件的上傳和下載，方便用戶的閱讀和理解

3. 作業提交，主要使用Python作為主要編程語言，根據不同題目需求，使用不同的模型和方法進行建模和求解

4. 論壇評論，用戶可對不同作業題目進行討論，解決疑惑，交流經驗

5. 組隊功能，用戶可根據個人特長和興趣在美賽memo中創建組隊信息，尋找志同道合的夥伴共同參賽

二、美賽memo的技術實現

美賽memo的實現主要基於Python的web框架——Django，前端採用Bootstrap的響應式布局實現。下面我們將逐一說明美賽memo的技術實現方法。

1. 用戶註冊/登錄功能實現

用戶註冊的方式包括通過email註冊和通過GitHub賬號登錄兩種方式。後端使用Django框架自帶的User類進行用戶信息的管理（如密碼加密，用戶權限等），並使用Django框架中的auth組件驗證用戶權限、登錄狀態等。

用戶註冊(代碼片段)

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/')

用戶登錄(代碼片段)

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:
            # 登錄失敗
            return render(request, 'login.html', {'message': 'Invalid username or password.'})
    else:
        # GET請求
        return render(request, 'login.html')

2. 題目上傳/下載功能實現

題目上傳/下載採用了文件流存儲方式，後端使用Django框架中的FileField類型進行文件的上傳和存儲。前端使用JQuery/AJAX進行異步文件上傳，增強了用戶的交互性。

文件上傳(代碼片段)

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'})

文件下載(代碼片段)

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. 作業提交功能實現

美賽memo中，用戶可根據題目要求選擇合適的編程模型和數據處理方法，並進行程序的編寫和提交。後端如下圖所示，主要通過調用Python的subprocess模塊運行用戶上傳的程序，捕獲異常信息並進行顯示。

程序運行(代碼片段)

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. 論壇評論功能實現

美賽memo中，我們採用Django的ORM（對象關係映射）框架進行數據庫管理。在評論功能中，用戶可對不同作業題目展開討論，考慮題目中的數據處理方式、程序實現思路、優化方案等內容。

評論實現(代碼片段)

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. 組隊功能實現

美賽memo中的組隊功能主要基於Django的auth模塊中的User和Group類進行管理，用戶可通過填寫個人信息，以及加入和創建不同組別實現和其他參賽成員的聯繫和交流。

組隊實現(代碼片段)

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、總結

通過上述的技術實現方法，我們完成了美賽memo這個有意義的web應用程序，該程序具有完善的用戶管理、作業提交、評論交流以及組隊交流等功能。相信美賽memo會在美國數學建模競賽中為各位選手提供有力的幫助和支持。