看数学老师是如何一键搞定报告和试卷的

lsekfe

转自：博客园1. 自动化报告

测试平台: MATLAB 2015b

先来看一个最简单的例子(demo1.m)

% demo1.mimport mlreportgen.dom.*;d = Document('demo1','docx');open(d);append(d,'hello world!');close(d);rptview(d.OutputPath);
import mlreportgen.dom.*;

第一行是将所需要的类和函数导入工作空间。这里我们最常用的类就是Document.

d = Document('test','docx');open(d);

在第二、三行中我们新建一个文档，其中文件类型docx可以替换成html或者pdf. Document类的相关属性可以通过命令查看 (doc mlreportgen.dom.Document)

append(d,'hello world!');

在第四行我们给文档添加了一句经典的话，我们还可以自定义它们的样式。比如加粗、斜体、改成蓝色、字体大小等等。

% 替换上面的一行代码p=Text('hello world');p.Style={Bold(true),FontSize('16pt'),Color('blue')};p.Strike='double';append(d,p)

这里出现了第一个文档类：Text，即文本。Matlab提供了很多可调节的属性，如下表。修改起来也很方便，如要把文本改为斜体，则添加：p.Italic=1;即可。

[td]

Text的属性	取值	备注
Bold	true/false	加粗
Color	str('red'、'blue'等)	颜色
Italic	true/false	斜体
BackgroundColor	str	背景色
Underline	str('single'、'dotdash'等)	下划线
FontFamilyName	str	字体
FontSize	str('12pt')	字体大小
Strike	str	删除线
StyleName	str	模板中的样式名

接下来我们将生成一个更复杂的文档。首先想想一个word文档一班都有哪些元素。MATLAB提供了很多(下面的表格仅列出了部分)。本文主要介绍其中的五个：页面设置、标题、段落、表格、图片。

[td]

属性	含义
CustomAttribute	Custom element attribute
CustomElement	Custom element of a document
CustomText	Plain text to be appended to a custom element
DOCXPageFooter	Page footer for a Word document.
DOCXPageHdrFtr	Page Base class for page header and footer
DOCXPageHeader	Page header for a Word document.
DOCXPageMargins	Margins of pages in a Word page layout
DOCXPageSize	Size, orientation of pages in a Word layout
DOCXSection	Page layout section of a Word document
Document	Create a dom document
ExternalLink	Create a hyperlink to an external target
Form	Defines a form
FormalTable	Create a formal table
Group	Group of document objects
Heading	Create a heading paragraph.
HorizontalRule	Create a horizontal rule.
Image	Create an image to be included in a report.
ImageArea	Defines an image area as a hyperlink
InternalLink	Create a hyperlink to a target in this
LinkTarget	Create a target for a hyperlink.
ListItem	Item in a list
Node	Defines a document node
Object	Defines a document object
OrderedList	Ordered (numbered) list
Paragraph	Create a formatted block of text, i.e., a paragraph.
Table	Create a table.
TableColSpecGroup	Defines style of a group of table columns
TableEntry	Create a table Entry
TableRow	Creates a table row
Template	Create a template for a document
Text	Create a text object

接下来我们做一个完整的模板。首先新建空白文档。

% demo2.mimport mlreportgen.dom.*;d=Document('demo2','docx');open(d);
1.1 页面

页面设置包括页面大小('A4'等)、页面方向、页边距.

% 页面设置s = d.CurrentDOCXSection;s.PageSize.Orientation  ='landscape'; % portrait(default)s.PageSize.Height = '8.5in';s.PageSize.Width = '11in';s.PageMargins.Left = '3.0cm';s.PageMargins.Right = '3.0cm';s.PageMargins.Top = '2.5cm';s.PageMargins.Bottom = '2.5cm';% 中文字体样式设置heiti=FontFamily;heiti.FamilyName='Arial';heiti.EastAsiaFamilyName='黑体';songti=FontFamily;songti.FamilyName='Arial';songti.EastAsiaFamilyName='宋体';
1.2 标题

标题的初始格式由模板中自带的标题样式决定，当然也可以自己修改。

%% 标题p=Heading(1,'Matlab 自动化报告模板');% 一级标题%p.Color='red';%p.HAlign='center';p.Style={heiti,Color('red'),HAlign('center')};append(d,p);
1.3 段落

与文本不同，段落除下文本的属性外，还有边距、对齐、首行缩进、行间距、段前、段后等属性需要调节。在下面的代码框中，FirstLineIndent代表首行缩进的宽度，LineSpacing代表行间距，OuterMargin代表边距。在这里我们还引入了一个新的类：ExternalLink(外部链接)，当然Matlab也提供文档内部链接：InternalLink.

%% 段落append(d,Heading(2,'一、段落模板'));s='这里是段落。';s=repmat(s,[1,12]);p = Paragraph(s);% 中文字体样式自定义p.Style={songti,Color('blue'),...    LineSpacing(1.5),...    OuterMargin('10pt','0pt','0pt','10pt')};p1=Text('下划线。');%同段落差不多.p1.Underline='single';p1.Color='red';append(p,p1);append(p,s);p2=ExternalLink('http://github.com/gasongjian/', '超链接');append(p,p2);p.FontSize='14pt';p.FirstLineIndent='28pt';%这里差不多就是2个字符大小append(d,p);
1.4 简易表格

Matlab 支持直接从数组矩阵和元胞矩阵建立表格。如t=Table(magic(5))或者
t=Table(cell(5)). 也可以利用TableRow一行一行添加。一个单元格可以填充的元素很多(文本、图像等)，所以可调节的就是表格的边框、单元格的大小、对齐等。本文给出一个简易的例子和一个复杂的例子。一件很遗憾的事就是不能合并单元格。当写完demo2后，本文还将提供一种更为简便的方式。

%% 简易表格append(d,Heading(2,'二、简单表格'));t={'志明','语文','数学','英语'; ...    '成绩','70','98','89'; ...    '等级','B','A','A'};p=Table(t);% 格式化单元格中的段落for ii=1:p.NRows    for jj=1:p.NCols        t=entry(p,ii,jj);         t.Children(1).Style={songti,...            Color('green'),...            FontSize('12pt'),...            LineSpacing(1.0),...            OuterMargin('0pt','0pt','0pt','0pt')};    endendp.Style = {Border('single','blue','3px'), ...               ColSep('single','blue','1px'), ...               RowSep('single','blue','1px')};p.Width = '50%';p.HAlign='center';% 居中对齐p.TableEntriesHAlign='center';p.TableEntriesVAlign='middle';append(d,p);
1.5 复杂表格%% 复杂表格append(d,Heading(2,'三、复杂表格'));q = Table(5);q.Border = 'single';q.ColSep = 'single';q.RowSep = 'single';row = TableRow;te = TableEntry('算法名称');te.RowSpan = 2;append(row, te);te = TableEntry('第一类');te.ColSpan = 2;%te.Border = 'single';append(row, te);te = TableEntry('第二类');te.ColSpan = 2;%te.Border = 'single';append(row, te);append(q,row);% 第二行row=TableRow;append(row,TableEntry('T1'));append(row,TableEntry('T2'));append(row,TableEntry('T3'));append(row,TableEntry('T4'));append(q,row);% 其他行t=TableRow;append(t,TableEntry('条目'));for i=1:4    append(t,TableEntry(' '));endappend(q,t);append(q,clone(t));append(q,clone(t));append(q,clone(t));q.TableEntriesStyle={Width('80'),Height('40')};q.Style = {Border('single','green','3px'), ...               ColSep('single','green','1px'), ...               RowSep('single','green','1px')};q.HAlign='center';% 居中对齐 q.TableEntriesHAlign='center';q.TableEntriesVAlign='middle';append(d,q);
1.6 图片%% 插入图片append(d,Heading(2,'四、图片模板'));p1 = Image('myPlot_img.png');% ScaleToFit是为了使图片大小适应页面，也可以换成下方的自定义大小设置%p1.Style={HAlign('center'),ScaleToFit(1)};p1.Style={HAlign('center'),Width('600px'),Height('400px')};append(d,p1);close(d);rptview(d.OutputPath);

作为一个懒人，我希望写得更极致一点， 即我只想关注内容而忽略这些格式。这时候我们可以利用模板来实现这一切，把所需要的样式都存在模板里。事实上新建Word文档都是基于模板建立的，Matlab也是。通过在模板里修改默认样式或者新建样式，我们可以极大简化上述代码，从而使得上述工作不那么像编程。

1.7 巧用模板来简化代码% demo3.m% 利用模板中的样式来生成报告% 如果是中文版Word，自带样式名称请参见目录下的pdf文档import mlreportgen.dom.*% 模板文件 mytemplate.dotx 在文末会附下载链接d=Document('demo3','docx',fullfile(pwd,'mytemplate'));open(d);%% 标题p=Paragraph('成绩报告单','Heading 1');append(d,p);%% 文字段落(doc mlreportgen.dom.Paragraph)append(d,Heading(2,'一、段落模板'));s='这里是段落';s=repmat(s,[1,30]);p = Paragraph(s,'mypara1');%自定义段落样式append(d,p);%% 添加空的段落行for i=1:8    append(d,' ');end%% 插入表格append(d,Heading(2,'二、表格模板'));t={'姓名','语文','数学','英语'; ...    '成绩','70','94','82'; ...    '等级','C','A','B'}; p=Table(t,'mytable1');% 自定义表格样式append(d,p);close(d);rptview(d.OutputPath);

到这一个完整的模板就差不多了，还有一些新的类需要读者自己去探索。 接下来才是本文的正题，我们来玩一点好玩的事情。

2. 批量生成成绩单

数据集和目标：

• 班级所有人的成绩表（成绩.xlsx）：姓名、语文、数学、总分;
• 给每个同学生一张成绩单，其中只有自己一个人的分数和相对应的等级。
  
  

% SchoolReport.m% n=学生人数% 为使得程序可读性加强，我们需要格式化成绩单% 1. 第一行格式：姓名，各个学科，总分% 2. 只有学生成绩，没有其他很杂的信息。% 3. 部分成绩若空缺，请不要用数字填充，可以空着或者文字(缺考)填充。%% 数据导入filename='成绩.xlsx';savename='成绩单';[score,textdata]=xlsread(filename);m=3; %学科数n=size(score,1);% 学生人数name=textdata(2:n+1,1);mean_score=mean(score,'omitnan');max_score=max(score,[],'omitnan');grade=Gradegen(score); %Gradegen是自定义函数，生成各个同学的等级%模板，实考对应变量score，等级对应变量gradetemplate=cell(5,m+1);template(1,1:m+1)={'姓名','语文','数学','总分'};template(2:5,1)={'实考成绩';'平均成绩';'最高成绩';'等级'};%% 相关接口import mlreportgen.dom.*;d = Document(savename,'docx',fullfile(pwd,'mytemplate'));open(d);%% 开始生成word成绩单列表% 添加分割线hr = HorizontalRule();hr.Style={Border('dotdash','blue','2px')};append(d,hr);% n是学生人数，m是学科数for i=1:n    % 填充表格    template{1,1}=name{i};    for jj=2:m+1        s=score(i,jj-1);        if isnan(s)            s='缺考';        else            s=num2str(s);        end        template{2,jj}=s;% 具体分数        template{3,jj}=sprintf('%4.2f',mean_score(jj-1));%学科平均分数        template{4,jj}=num2str(max_score(jj-1));%学科最高分数        template{5,jj}=grade{i,jj-1};% 等级    end    q=Table(template,'mytable2');     q.TableEntriesStyle={Width('100'),Height('50')};    append(d,q);    append(d,clone(hr));endclose(d);rptview(d.OutputPath);

成果预览：

除此之外，本文还提供了一个批量生成奖状的模板(在Word里也可以通过邮件合并功能实现)供参考。

相关文件下载链接： 自动化报告 github 项目地址

3. 中学数学试卷生成

在写这个之前，首先要感谢一位数学系学长鲍宏昌。接下来要介绍的项目就是基于学长开发的中学试卷包：bhcexam

项目名称： MathExamGen
项目平台： Windows+Matlab+Texlive(含bhcexam包)
项目地址: http://github.com/gasongjian/mathexamgen/
项目介绍：大体思路就是利用Matlab科学的整合数学题库中的题目，然后生成相应的tex文件，最后借助自带的xelatex编译器编译成pdf文件。

3.1 数学题库

存储类型：csv或者数据库
变量列表：

[td]

变量	变量名	描述	取值
1	ID	题目编号	6位数字
2	qtype	题目类型	1代表填空题，2代表选择题等
3	question	题目内容	题目的latex代码
4	options	题目相关信息	选择题的四个选项等信息
5	answer	题目答案
6	topic	题目的考点	分级考点，如：高二-数列-递推

3.2 主要思路

结合Matlab的数据处理与分析功能，我们可以做很多事，例如

• 根据给定的类型要求和考点要求，随机生成一张试卷；
• 结合单个同学的历史数据，生成适合他/她的试卷，在这份试卷中易错点出现的频次更高一些；
• 由于所有试卷都是生成的，我们可以更科学快捷的评估单次考试。