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国家学生体质健康标准/02_加工数据/fitness_eval_student.py

@@ -0,0 +1,524 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""
+国家学生体质健康标准（2014年修订）— 评测引擎
+按年级/性别/测试值自动计算总分、附加分、评级
+满分120分 = 100标准分 + 20附加分
+"""
+import json
+import os
+import sys
+
+BASE_DIR = '/home/songyi/Documents/ai_agent_scraper_study/data/国家学生体质健康标准'
+DATA_PATH = os.path.join(BASE_DIR, '02_加工数据/评分标准结构化数据.json')
+
+
+def load_data(path=DATA_PATH):
+    with open(path, 'r', encoding='utf-8') as f:
+        return json.load(f)
+
+
+# 年级 → 学段分组（用于匹配权重表）
+GRADE_TO_LEVEL = {
+    '一年级': '小学一、二年级', '二年级': '小学一、二年级',
+    '三年级': '小学三、四年级', '四年级': '小学三、四年级',
+    '五年级': '小学五、六年级', '六年级': '小学五、六年级',
+    '初一': '初中、高中、大学各年级', '初二': '初中、高中、大学各年级',
+    '初三': '初中、高中、大学各年级',
+    '高一': '初中、高中、大学各年级', '高二': '初中、高中、大学各年级',
+    '高三': '初中、高中、大学各年级',
+    '大学': '初中、高中、大学各年级',
+}
+
+# 年级别名映射（JSON中的key vs 用户输入的简写）
+GRADE_ALIAS = {
+    '大学': '大一 大二',
+    '大一': '大一 大二', '大二': '大一 大二',
+    '大三': '大三 大四', '大四': '大三 大四',
+    '大一大二': '大一 大二',  # 兼容无空格格式
+    '大三大四': '大三 大四',
+}
+
+# 年龄 → 年级映射（简化）
+AGE_TO_GRADE = {
+    6: '一年级', 7: '二年级', 8: '三年级', 9: '四年级',
+    10: '五年级', 11: '六年级',
+    12: '初一', 13: '初二', 14: '初三',
+    15: '高一', 16: '高二', 17: '高三',
+    18: '大学', 19: '大学', 20: '大学', 21: '大学', 22: '大学',
+}
+
+# 权重指标名 → 评分指标名映射（处理文档中的长名称/脏文本）
+WEIGHT_INDICATOR_MAP = {
+    '体重指数（BMI）': 'BMI',
+    '肺活量': '肺活量',
+    '50米跑': '50米跑',
+    '坐位体前屈': '坐位体前屈',
+    '1分钟跳绳': '1分钟跳绳',
+    '1分钟仰卧起坐': '1分钟仰卧起坐',
+    '引体向上': '引体向上',
+    '立定跳远': '立定跳远',
+    '耐力跑': '耐力跑',
+    '50米×8往返跑': '耐力跑',
+    '1000米跑（男）/800米跑（女）': '耐力跑',
+}
+
+
+def normalize_grade(grade):
+    """标准化年级名"""
+    return GRADE_ALIAS.get(grade, grade)
+
+
+def get_grade_for_level(grade, table):
+    """在表格的年级列中查找匹配的年级名"""
+    grade_normalized = normalize_grade(grade)
+    grade_stripped = grade_normalized.replace(' ', '')
+    
+    # 直接匹配
+    for gn in table['grade_names']:
+        if gn == grade_normalized:
+            return gn
+    
+    # 去空格匹配
+    for gn in table['grade_names']:
+        if gn.replace(' ', '') == grade_stripped:
+            return gn
+    
+    # 部分匹配
+    for gn in table['grade_names']:
+        if grade_normalized in gn or gn in grade_normalized:
+            return gn
+    
+    # 模糊匹配
+    for gn in table['grade_names']:
+        for entry in table['data']:
+            if grade in entry['grades'] or grade_normalized in entry['grades']:
+                return grade
+            for eg in entry['grades']:
+                if grade in eg or grade_normalized in eg:
+                    return eg
+    
+    return grade
+
+
+def age_to_grade(age):
+    """年龄转年级"""
+    age_int = int(age)
+    if age_int in AGE_TO_GRADE:
+        return AGE_TO_GRADE[age_int]
+    if age_int < 6:
+        return '一年级'
+    if age_int <= 11:
+        return ['一年级','二年级','三年级','四年级','五年级','六年级'][age_int - 6]
+    if age_int <= 14:
+        return ['初一','初二','初三'][age_int - 12]
+    if age_int <= 17:
+        return ['高一','高二','高三'][age_int - 15]
+    return '大学'
+
+
+def get_level_for_grade(grade):
+    """年级 → 学段名（权重表key）"""
+    return GRADE_TO_LEVEL.get(grade, '小学一、二年级')
+
+
+# 指标方向：越高越好(+) 还是越低越好(-)
+INDICATOR_DIRECTION = {
+    'BMI': 'category',
+    '肺活量': '+',
+    '坐位体前屈': '+',
+    '立定跳远': '+',
+    '1分钟跳绳': '+',
+    '1分钟仰卧起坐': '+',
+    '引体向上': '+',
+    '50米跑': '-',
+    '耐力跑': '-',
+}
+
+
+def find_in_scoring_table(table, grade, value, direction='+'):
+    """在评分表中查找得分
+    学生标准采用阈值制：exact值为达标的门槛值
+    - 越高越好(+)：找最高得分，其中value >= exact
+    - 越低越好(-)：找最高得分，其中value <= exact
+    - 'category'：按分类匹配
+    """
+    sorted_entries = sorted(table['data'], key=lambda x: x['score'], reverse=True)
+    
+    for entry in sorted_entries:
+        grade_data = entry.get('grades', {}).get(grade)
+        if not grade_data:
+            continue
+        score = entry['score']
+        r = grade_data
+        
+        # 尝试解析raw时间格式: "3'40\"" → 220秒
+        if 'raw' in r:
+            parsed = parse_time_to_seconds(r['raw'])
+            if parsed is not None:
+                if direction == '-' and value <= parsed:
+                    return score
+                elif direction == '+' and value >= parsed:
+                    return score
+        
+        if 'min' in r and 'max' in r:
+            if r['min'] <= value <= r['max']:
+                return score
+        elif 'min' in r and value >= r['min']:
+            return score
+        elif 'max' in r and value <= r['max']:
+            return score
+        elif 'exact' in r:
+            if direction == '+' and value >= r['exact']:
+                return score
+            elif direction == '-' and value <= r['exact']:
+                return score
+            elif direction == 'category' and abs(value - r['exact']) < 0.01:
+                return score
+    
+    return 0
+
+
+def parse_time_to_seconds(raw):
+    """解析时间格式: \"3'40\\\"\" → 220 秒"""
+    if not raw:
+        return None
+    raw = raw.strip().replace('"', '').replace("'", ' ').replace('′', ' ').replace('″', '')
+    parts = raw.split()
+    if len(parts) == 2:
+        try:
+            return int(parts[0]) * 60 + float(parts[1])
+        except:
+            pass
+    elif len(parts) == 1:
+        try:
+            return int(parts[0])
+        except:
+            pass
+    return None
+
+
+def find_bonus_in_table(table, grade, value):
+    """在加分表中查找加分
+    table['data'] = [{'bonus_score': 5, 'grades': {'一年级': {'min': 20, 'max': 25}, ...}}, ...]
+    加分逻辑：超过100分对应的值后，每多一个档次加对应分数
+    """
+    total_bonus = 0
+    for entry in table['data']:
+        grade_data = entry.get('grades', {}).get(grade)
+        if not grade_data:
+            continue
+        bonus = entry['bonus_score']
+        r = grade_data
+        matched = False
+        if 'min' in r and 'max' in r:
+            if r['min'] <= value <= r['max']:
+                matched = True
+        elif 'min' in r and value >= r['min']:
+            matched = True
+        elif 'max' in r and value <= r['max']:
+            matched = True
+        elif 'exact' in r and abs(value - r['exact']) < 0.01:
+            matched = True
+        
+        if matched:
+            total_bonus = max(total_bonus, bonus)
+    
+    return total_bonus
+
+
+def evaluate_student(age, gender, grade=None, test_values=None, data=None):
+    """
+    评测一个学生
+    参数:
+        age: 年龄（周岁）
+        gender: '男' 或 '女'
+        grade: 年级（如'一年级','初一','高一','大学'），不传则从年龄推断
+        test_values: dict
+            BMI, 肺活量(ml), 50米跑(秒), 坐位体前屈(cm),
+            1分钟跳绳(次) — 小学
+            立定跳远(cm) — 初中以上
+            引体向上(次) — 初中以上男
+            1分钟仰卧起坐(次) — 三年级以上女/小学
+            耐力跑(秒) — 五年级以上
+    """
+    if data is None:
+        data = load_data()
+    
+    if grade is None:
+        grade = age_to_grade(age)
+    
+    gender_key = '男' if gender in ['男', 'male', 'M'] else '女'
+    
+    results = {
+        'age': age,
+        'gender': gender_key,
+        'grade': grade,
+        'level': get_level_for_grade(grade),
+        'standard': '国家学生体质健康标准（2014年修订）',
+        'base_score': 0,
+        'bonus_score': 0,
+        'total_score': 0,
+        'rating': '',
+        'indicators': {},
+        'bonus_detail': {}
+    }
+    
+    # 获取权重表
+    level_name = get_level_for_grade(grade)
+    weights = data['weight_table'].get(level_name, {})
+    # 加上通用权重（BMI和肺活量是全部适用）
+    if level_name != '小学一年级至大学四年级':
+        common = data['weight_table'].get('小学一年级至大学四年级', {})
+        for k, v in common.items():
+            if k not in weights:
+                weights[k] = v
+    
+    if not test_values:
+        test_values = {}
+    
+    # 指标别名映射
+    alias = {
+        '肺活量(ml)': '肺活量', '肺活量': '肺活量',
+        '50米跑(秒)': '50米跑', '50米跑': '50米跑',
+        '坐位体前屈(cm)': '坐位体前屈', '坐位体前屈': '坐位体前屈',
+        '1分钟跳绳(次)': '1分钟跳绳', '1分钟跳绳': '1分钟跳绳',
+        '1分钟仰卧起坐(次)': '1分钟仰卧起坐', '1分钟仰卧起坐': '1分钟仰卧起坐',
+        '立定跳远(cm)': '立定跳远', '立定跳远': '立定跳远',
+        '引体向上(次)': '引体向上', '引体向上': '引体向上',
+        '耐力跑(秒)': '耐力跑', '耐力跑': '耐力跑',
+        '1000米跑(秒)': '耐力跑', '800米跑(秒)': '耐力跑',
+        '50米×8往返跑(秒)': '耐力跑',
+    }
+    
+    # 评分表索引映射：表1-x → 指标名+性别
+    table_index_map = {}
+    for t in data['scoring_tables']:
+        ti = t['table_index']
+        gn = t['grade_names']
+        # 通过表index和年级范围推断指标
+        table_index_map[ti] = t
+    
+    # 指标→表索引映射（手动）
+    indicator_table_map = {
+        ('BMI', '男'): 1, ('BMI', '女'): 2,
+        ('肺活量', '男'): 3, ('肺活量', '女'): 4,
+        ('50米跑', '男'): 5, ('50米跑', '女'): 6,
+        ('坐位体前屈', '男'): 7, ('坐位体前屈', '女'): 8,
+        ('1分钟跳绳', '男'): 9, ('1分钟跳绳', '女'): 10,
+        ('立定跳远', '男'): 11, ('立定跳远', '女'): 12,
+        ('1分钟仰卧起坐/引体向上', '男'): 13,
+        ('引体向上', '男'): 13,
+        ('1分钟仰卧起坐', '女'): 14,
+        ('耐力跑', '男'): 15, ('耐力跑', '女'): 16,
+    }
+    
+    # 加分表索引映射
+    bonus_table_map = {
+        ('1分钟跳绳', '男'): 17, ('1分钟跳绳', '女'): 18,
+        ('引体向上', '男'): 19,
+        ('1分钟仰卧起坐', '女'): 20,
+        ('耐力跑', '男'): 21, ('耐力跑', '女'): 22,
+    }
+    
+    # 1. 处理输入值并逐项评分
+    processed = {}
+    for raw_key, value in test_values.items():
+        if value is None or value == '':
+            continue
+        try:
+            value = float(value)
+        except (ValueError, TypeError):
+            continue
+        indicator = alias.get(raw_key, raw_key)
+        processed[indicator] = value
+    
+    # BMI特殊处理（可能没直接传入，从身高体重计算）
+    if 'BMI' not in processed:
+        height_cm = test_values.get('身高(cm)', test_values.get('身高'))
+        weight_kg = test_values.get('体重(kg)', test_values.get('体重'))
+        if height_cm and weight_kg:
+            bmi = weight_kg / ((height_cm / 100) ** 2)
+            processed['BMI'] = round(bmi, 1)
+    
+    # 2. 评分
+    base_total = 0.0
+    weight_used = 0.0
+    
+    for indicator, value in processed.items():
+        # 查评分表
+        table_key = (indicator, gender_key)
+        ti = indicator_table_map.get(table_key)
+        table = table_index_map.get(ti) if ti else None
+        
+        if not table:
+            continue
+        
+        # 使用通配年级匹配
+        match_grade = get_grade_for_level(grade, table)
+        direction = INDICATOR_DIRECTION.get(indicator, '+')
+        score = find_in_scoring_table(table, match_grade, value, direction)
+        
+        # 查找该指标权重（用WEIGHT_INDICATOR_MAP做模糊匹配）
+        indicator_weight = 0
+        for wname, wval in weights.items():
+            mapped_indicator = WEIGHT_INDICATOR_MAP.get(wname, wname)
+            if indicator == mapped_indicator or indicator in wname or mapped_indicator == indicator:
+                indicator_weight = wval / 100.0
+                break
+        
+        weighted = score * indicator_weight
+        base_total += weighted
+        weight_used += indicator_weight
+        
+        results['indicators'][indicator] = {
+            'value': value,
+            'score': score,
+            'weight': indicator_weight,
+            'weighted': round(weighted, 1)
+        }
+    
+    results['base_score'] = round(base_total, 1)
+    
+    # 3. 附加分
+    total_bonus = 0
+    for indicator, value in processed.items():
+        bti = bonus_table_map.get((indicator, gender_key))
+        btable = table_index_map.get(bti) if bti else None
+        if not btable:
+            continue
+        
+        # 检查该指标原始得分是否已达到100分（即需要先拿到100分才有加分资格）
+        # 但在评分表中，低年级跳绳最高分可能是100对应的值
+        # 加分表只对超过100分阈值的额外成绩加分
+        bonus = find_bonus_in_table(btable, grade, value)
+        if bonus > 0:
+            if indicator == '1分钟跳绳':
+                max_bonus = 20
+            else:
+                max_bonus = 10
+            
+            total_bonus += min(bonus, max_bonus)
+            results['bonus_detail'][indicator] = min(bonus, max_bonus)
+    
+    results['bonus_score'] = min(total_bonus, 20)
+    results['total_score'] = round(results['base_score'] + results['bonus_score'], 1)
+    
+    # 4. 评级
+    ts = results['total_score']
+    if ts >= 90:
+        results['rating'] = '优秀'
+    elif ts >= 80:
+        results['rating'] = '良好'
+    elif ts >= 60:
+        results['rating'] = '及格'
+    else:
+        results['rating'] = '不及格'
+    
+    results['weight_coverage'] = round(weight_used, 2)
+    
+    return results
+
+
+def format_report(result):
+    lines = []
+    lines.append("=" * 60)
+    lines.append("  国家学生体质健康标准（2014年修订）— 评测报告")
+    lines.append("=" * 60)
+    lines.append(f"  年级：{result['grade']}    性别：{result['gender']}")
+    lines.append(f"  年龄：{result['age']}岁    学段：{result['level']}")
+    lines.append("-" * 60)
+    lines.append(f"  {'指标':<18} {'实测值':<10} {'得分':<6} {'权重':<6} {'加权分':<8}")
+    lines.append("-" * 60)
+    
+    for ind, info in result['indicators'].items():
+        val = info['value']
+        val_str = f"{val:.1f}" if isinstance(val, (int, float)) else str(val)
+        w_str = f"{info['weight']:.2f}" if info['weight'] > 0 else '-'
+        wp_str = f"{info['weighted']:.1f}" if info['weight'] > 0 else '-'
+        lines.append(f"  {ind:<18} {val_str:<10} {info['score']:<6} {w_str:<6} {wp_str:<8}")
+    
+    lines.append("-" * 60)
+    lines.append(f"  标准分：{result['base_score']}")
+    if result['bonus_score'] > 0:
+        lines.append(f"  附加分：+{result['bonus_score']}")
+        for ind, bonus in result['bonus_detail'].items():
+            lines.append(f"    {ind} 加分：+{bonus}")
+    lines.append(f"  总分（满分120）：{result['total_score']}")
+    lines.append(f"  权重覆盖率：{result['weight_coverage']:.0%}")
+    lines.append(f"  评级：{result['rating']}")
+    lines.append("=" * 60)
+    return '\n'.join(lines)
+
+
+def demo():
+    data = load_data()
+    
+    demos = [
+        (10, '男', '四年级', {'BMI': 17, '肺活量(ml)': 1800, '50米跑(秒)': 9.5,
+         '坐位体前屈(cm)': 8, '1分钟跳绳(次)': 90, '1分钟仰卧起坐(次)': 25}),
+        (15, '男', '初三', {'BMI': 21, '肺活量(ml)': 3200, '50米跑(秒)': 7.8,
+         '坐位体前屈(cm)': 6, '立定跳远(cm)': 220, '引体向上(次)': 8, '耐力跑(秒)': 255}),
+        (13, '女', '初二', {'身高(cm)': 160, '体重(kg)': 50, '肺活量(ml)': 2500,
+         '50米跑(秒)': 8.5, '坐位体前屈(cm)': 14, '立定跳远(cm)': 180,
+         '1分钟仰卧起坐(次)': 30, '耐力跑(秒)': 240}),
+    ]
+    
+    for i, (age, gender, grade, tests) in enumerate(demos):
+        print(f"\n{'='*60}")
+        print(f"  演示{i+1}：{grade}{'男' if gender=='男' else '女'}，{age}岁")
+        print(f"{'='*60}")
+        r = evaluate_student(age, gender, grade, tests, data)
+        print(format_report(r))
+
+
+def interactive():
+    data = load_data()
+    print("国家学生体质健康标准（2014年修订）— 交互式评测")
+    print("=" * 50)
+    
+    age = int(input("年龄（周岁）: ") or 0)
+    grade = input("年级（如'初一'，直接回车从年龄推断）: ").strip() or None
+    gender = input("性别（男/女）: ").strip()
+    if gender not in ['男', '女']:
+        print("性别输入错误")
+        return
+    
+    if grade is None:
+        grade = age_to_grade(age)
+    grade = grade.replace(' ', '')
+    print(f"\n→ 年级：{grade}（{get_level_for_grade(grade)}组）")
+    
+    # 提示输入
+    test_values = {}
+    prompts = {
+        'BMI': '体重指数(BMI)（直接回车从身高体重计算）',
+        '身高(cm)': '身高(cm)',
+        '体重(kg)': '体重(kg)',
+        '肺活量(ml)': '肺活量(ml)',
+        '50米跑(秒)': '50米跑(秒)',
+        '坐位体前屈(cm)': '坐位体前屈(cm)',
+        '1分钟跳绳(次)': '1分钟跳绳(次)',
+        '1分钟仰卧起坐(次)': '1分钟仰卧起坐(次)',
+        '立定跳远(cm)': '立定跳远(cm)',
+        '引体向上(次)': '引体向上(次)',
+        '耐力跑(秒)': '耐力跑(秒)（如1000米跑238秒则输入238）',
+    }
+    print("\n请输入测试值（直接回车跳过）：")
+    for key, prompt in prompts.items():
+        val = input(f"  {prompt}: ").strip()
+        if val:
+            try:
+                test_values[key] = float(val)
+            except ValueError:
+                test_values[key] = val
+    
+    result = evaluate_student(age, gender, grade, test_values, data)
+    print()
+    print(format_report(result))
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    if len(sys.argv) > 1 and sys.argv[1] in ('--interactive', '-i'):
+        interactive()
+    else:
+        demo()