PKUAutoElective

北大选课网 补退选 阶段自动选课小工具 v1.0.4 (2019.02.22)

目前支持 本科生（含辅双） 和 研究生 选课，其中本科生辅双身份选课仅支持第 1 页的课程

特点

• 运行过程中不需要进行任何人为操作，且支持同时通过其他设备、IP 访问选课网
• 利用机器学习模型自动识别验证码，具体参见我的项目 PKUElectiveCaptcha ，识别率测试值为 95.6%
• 具有较为完善的错误捕获机制，可以应对大部分常见的异常情况，确保程序有足够的强健性，不容易在运行时中断

平台兼容

输入文件提供 utf-8, gbk 两种编码格式，并兼容 UTF-8 with BOM 编码，在 Linux, Windows, MacOS 操作系统中均能正常运行。目前已经在 Windows 7, Debian 9 上做过测试。

安装

该项目至少需要 Python 3 （项目开发环境为 Python 3.6.6），可以从 Python 官网 下载并安装

$ apt-get install python3

下载这个 repo 至本地

$ git clone https://github.com/zhongxinghong/PKUAutoElective.git

安装依赖包

$ pip3 install requests lxml Pillow numpy sklearn

可以改用清华 pip 源，加快下载速度

$ pip3 install requests lxml Pillow numpy sklearn -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

可选依赖包

$ pip3 install simplejson

基本用法

1. 根据当前系统类型选择合适的 course.csv ，以确保 csv 表格用软件打开后不会乱码，并修改 config.ini 中的相应配置，使之与实际使用编码匹配。
   • Linux 若使用 utf-8 编码，可以用 LibreOffice 以 UTF-8 编码打开，若使用 gbk 编码，可以用 LibreOffice 以 GB-18030 编码打开
   • Windows 使用 gbk 编码，可以用 MS Excel 打开
   • MacOS 若使用 gbk 编码，可以用 MS Excel 打开，若使用 utf-8 编码，可以用 numbers 打开
2. 将待选课程手动添加到选课网的 “选课计划” 中，并确保所选课程处在 补退选页 中 “选课计划” 列表的 第 1 页 。
   • 注：为了保证刷新速度，减小服务器压力，该项目不解析位于选课计划第 1 页之后的课程
   • 注：该项目不会事前校验待选课程的合理性，只会根据选课提交结果来判断是否提交成功，所以请自行 确保填写的课程在有名额的时候可以被选上 ，以免浪费时间。部分常见错误可参看 异常处理 小节
3. 将待选课程的 课程名, 班号, 开课单位 对应复制到 course.csv 中（本项目根据这三个字段唯一确定一个课程），每个课程占一行，高优先级的课程在上（即如果当前循环回合同时发现多个课程可选，则按照从上往下的优先级顺序依次提交选课请求）
   • 注：考虑到 csv 格式不区分数字和字符串，该项目允许将课号 01 以数字 1 的形式直接录入
   • 注：请确保每一行的所有字段都被填写，信息填写不完整的行会被自动忽略，并且不会抛出异常
4. 修改 config.ini
   • 修改 CSV_Coding 项，使之与所用 course.csv 的编码匹配
   • 填写 IAAA 认证所用的学号和密码
   • 如果是双学位账号，则设置 DualDegree 项为 true ，同时设置双学位登录身份 Identity ，只能填 bzx, bfx ，分别代表 主修 和 辅双 ；对于非双学位账号，则设置 DualDegree 为 false ，并跳过登录身份的设置
   • 如有需要，可以修改刷新间隔
5. 进入项目根目录，利用 python3 main.py 命令运行主程序，即可实现自动选课。

测试方法

如有需要，可以进行下面的部分测试，确保程序可以在 你的补退选页 中正常运行：

• 可以通过向课程列表中添加如下几种课程，测试程序的反应：

  • 正常的可以直接补选上的课程
  • 已经选满的课程
  • 时间冲突的课程
  • 相同课号的课程（其他院的相同课或同一门课的不同班）
  • 性质互斥的课程（例如：线代与高代）
  • 跨院系选课阶段开放的其他院专业课

• 可以尝试一下超学分选课会出现什么情况

注意：

• 之后手动退选的时候不要点错课噢 QvQ
• 研究生不能修改选课计划，请慎重测试，不要随便添加其他课程，以免造成不必要的麻烦！

项目结构与构建思路

.
├── LICENSE
├── README.md
├── autoelective
│   ├── __init__.py
│   ├── _compat.py
│   ├── captcha
│   │   ├── __init__.py                          定义用于验证码识别的主类
│   │   ├── classifier.py                        定义各模型对应的分类器
│   │   ├── feature.py                           定义特征提取函数
│   │   ├── model
│   │   │   ├── KNN.model.f5.l1.c1.bz2
│   │   │   ├── RandomForest.model.f2.c6.bz2
│   │   │   └── SVM.model.f3.l1.c9.xz
│   │   └── preprocess.py                        定义图像处理相关的函数
│   ├── client.py                              定义客户端抽象基类
│   ├── config.py
│   ├── const.py
│   ├── course.py                              定义 Course 课程类
│   ├── elective.py                            定义用于 elective.pku.edu.cn 的客户端类
│   ├── exceptions.py
│   ├── hook.py                                定义用于请求结果校验的 hooks
│   ├── iaaa.py                                定义用于 iaaa.pku.edu.cn 的客户端类
│   ├── logger.py
│   ├── parser.py                              定义解析 HTML 的和解析 csv 的函数
│   └── util.py
├── cache
├── config.ini                               主配置文件
├── course.gbk.csv                           GBK 编码的 course.csv 待选课程表
├── course.utf-8.csv                         UTF-8 编码的 course.csv 待选课程表
├── log
├── main.py                                  项目主程序
└── requirements.txt

在 main.py 中，利用 iaaa.py 和 elective.py 定义的客户端类与服务器进行交互，hook.py 借助 parser.py 定义的函数解析 response，对每次请求结果进行校验，如果遇到错误，则抛出 exceptions.py 中定义的错误类，main.py 主程序通过捕获这些错误来把握客户端的运行情况，并及时做出相应的反应。

运行流程

1. 一次循环回合开始，打印候选课程的列表和已忽略课程的列表。
2. 第一个循环回合会主动登录，刷新本地缓存，后续回合仅在 会话过期 或 Token无效 的情况下重新登录（惰性登录），此时会结束当次回合。
3. 获得补退选页的 HTML ，并解析 “选课计划” 列表和 “已选课程” 列表。
4. 校验 course.csv 所列课程的合理性（即必须出现在 “选课计划” 或 “已选课程” 中），随后结合上一步的结果筛选出本回合有名额的课程。
5. 依次提交选课请求，并在每次提交前先自动识别一张验证码。
6. 根据提交请求的响应结果调整候选课程列表，并结束当次回合。
7. 当次循环回合结束后，等待一个带随机偏量的 Refresh_Interval 时间（可在 config.ini 中修改该值）。

异常处理

各种异常类定义参看 exceptions.py 。每个类下均有简短的文字说明。

系统异常

对应于 elective.pku.edu.cn 的各种系统异常页，目前可识别：

• 请不要用刷课机刷课： 请求头未设置 Referer 字段，或者未事先提交验证码校验请求，就提交选课请求（比如在 Chrome 的开发者工具中，直接找到 “补选” 按钮在 DOM 中对应的链接地址并单击访问。
• Token无效： token 失效
• 尚未登录或者会话超时： cookies 中的 session 信息过期
• 不在操作时段： 例如，在预选阶段试图打开补退选页
• 索引错误： 貌似是因为在其他客户端操作导致课程列表中的索引值变化
• 验证码不正确： 在补退选页填写了错误验证码后刷新页面
• 无验证信息： 辅双登录时可能出现，原因不明
• 你与他人共享了回话，请退出浏览器重新登录： 同一浏览器内登录了第二个人的账号，则原账号选课页会报此错误（由于共用 cookies）

提示框反馈

对应于 “补退选页” 各种提交操作（补选、退选等）后的提示框反馈，目前可识别：

• 补选课程成功： 成功选课后的提示
• 您已经选过该课程了： 已经选了相同课号的课程（可能是别的院开的相同课，也可能是同一门课的不同班）
• 上课时间冲突： 待选课程与某已选课程的上课时间存在冲突
• 超时操作，请重新登录： 貌似是在 cookies 失效时提交选课请求（比如在退出登录或清空 session.cookies 的情况下，直接提交选课请求）
• 该课程在补退选阶段开始后的约一周开放选课： 跨院系选课阶段未开放时，试图选其他院的专业课
• 您本学期所选课程的总学分已经超过规定学分上限： 选课超学分
• 选课操作失败，请稍后再试： 未知的操作失败，貌似是因为请求过快
• 只能选其一门： 已选过与待选课程性质互斥的课程（例如：高代与线代）
• 学校规定每学期只能修一门英语课： 一学期试图选修多门英语课

说明与注意事项

• 为了避免访问频率过快，每一循环回合，不管是正常结束还是因为遇到错误而异常结束，都会暂停一下，每两回合间保持适当的时间间隔，这个时间间隔不可以改得过短 ，否则有可能对服务器造成压力！（据说校方选课网所在的服务器为单机）
• 不要修改 course.csv 的文件名、文件编码、表头字段、文件格式，不要添加或删除列，不要在空列填写任何字符，否则可能会造成 csv 文件不能正常读取。
• 该项目通过统一设置 I/O 输入编码为 utf-8-sig 来兼容带 BOM 头的 UTF-8 编码的文件，包括 config.ini, course.csv ，如果仍然存在问题，请不要使用 记事本 NotePad 进行文件编辑，而改用更加专业的编辑工具，例如 NotePad ++, Sublime Text ，进行文件修改，或者改用代码编辑器，例如 PyCharm ，进行修改，并以 无 BOM 的 UTF-8 编码保存文件。
• 该项目根据 预选页 和 补退选页 进行设计，许多接口，例如 elective.py 定义的 ElectiveClient 下的接口，只适用于 补退选 阶段，不能保证能适用于其他阶段。
• 修改为第一个循环回合主动登录后，本地的 cookies 和 token 缓存机制相当于无用。

未知错误警告

• 在 2019.02.22 下午 5:00 跨院系选课名额开放的时刻，有人使用该项目试图抢 程设3班，终端日志表明，程序运行时发现 程设3班 存在空位，并成功选上，但人工登录选课网后发现，实际选上了 程设4班（英文班） 。使用者并未打算选修英文班，且并未将 程设4班 加入到 course.csv 中，而仅仅将其添加到教学网　“选课计划”　中，在网页中与 程设3班 相隔一行。从本项目的代码逻辑上我可以断定，程序的网页的解析部分一定是不会出错的，对应的提交选课链接一定是 程设3班 的链接。可惜没有用文件日志记录网页结构，当时的请求结果已无从考证。从这一极其奇怪的现象中我猜测，北大选课网的数据库或服务器有可能存在 线程不安全 的设计，也有可能在高并发时会偶发 Race condition 漏洞。因此，我在此 强烈建议： (1) 不要把同班号、有空位，但是不想选的课放在选课计划内； (2) 不要在学校服务器遭遇突发流量的时候拥挤选课。 否则很有可能遭遇 未知错误！

责任须知

• 本项目仅供参考学习，你可以修改和使用这个项目，但请自行承担由此造成的一切后果
• 严禁在公共场合扩散这个项目，以免给你我都造成不必要的麻烦

证书

• PKUElectiveCaptcha MIT LICENSE
• PKUAutoElective MIT LICENSE