北大选课网 补退选 阶段自动选课小工具 v2.1.1 (2019.09.13)
目前支持 本科生（含辅双） 和 研究生 选课
- 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，不容易在运行中意外退出
- 可以选择性开启额外的监视器进程，之后可以通过端口监听当前的选课状况
- 支持多进程下的多账号/多身份选课
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
例如在 Debian-Linux 下运行：
$ apt-get install python3下载这个 repo 至本地。点击右上角的 Clone or download 即可下载
对于 git 命令行：
$ git clone https://github.com/zhongxinghong/PKUAutoElective.git安装依赖包
$ pip3 install requests lxml Pillow numpy sklearn flask可以改用清华 pip 源，加快下载速度
$ pip3 install requests lxml Pillow numpy sklearn flask -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple可选依赖包
$ pip3 install simplejson- 复制
config.sample.ini文件，并将所复制得的文件重命名为config.ini - 根据系统类型选择合适的
course.csv，同理复制course.*.sample.csv并将所得文件重命名为course.*.csv，即course.utf-8.csv/course.gbk.csv，以确保 csv 表格用软件打开后不会乱码- 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
- Linux 若使用
- 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
- 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
- 注：考虑到 csv 格式不区分数字和字符串，该项目允许将课号
- 配置
config.ini- 修改
coding/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
dual_degree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dual_degree为false，此时登录身份项没有意义。注：以 双学位账号的主学位身份 进行选课仍然需要将dual_degree设为true，否则可能会遇到一直显示会话过期/尚未登录的情况。 - 如果待选的课程不在选课计划的第一页，并且无法将第一页的其他课程删除，你可以通过修改
supply_cancel_page来指定实际刷新第几页。注：该项目一个进程只能刷新一页的选课计划，如果你需要选的课处于选课计划的不同页，则需要为每个页面分别开一个进程，详见 高级用法 中的 多账号设置 小节 - 如有需要，可以修改刷新间隔项
refresh_interval和random_deviation，但 不要将刷新间隔改得过短！
- 修改
- 进入项目根目录，利用
python3 main.py命令运行主程序，即可开始自动选课。
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
- 上课时间/考试时间冲突的课程
- 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
- 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！
自 v2.0.0 起，可以在程序运行时指定命令行选项。通过 python3 main.py --help 查看帮助。
$ python3 main.py --help
Usage: main.py [options]
PKU Auto-Elective Tool v2.0.1 (2019.09.09)
Options:
--version show program's version number and exit
-h, --help show this help message and exit
--config=FILE custom config file encoded with utf8
--course-csv-utf8=FILE
custom course.csv file encoded with utf8
--course-csv-gbk=FILE
custom course.csv file encoded with gbk
--with-monitor run the monitor process simultaneously
通过指定命令行参数，可以开启以下的功能：
可以为每一个账号单独创建一个配置文件和一个课程列表，在不同的进程中以不同的配置文件运行该项目，以实现多账号同时刷课
假如为 Alice 和 Bob 同学创建了如下的文件，填写好了相应配置。假设它们与 main.py 处于同一目录下
$ ls
config.alice.ini course.utf-8.alice.csv config.bob.ini course.gbk.bob.csv main.py
接下来分别在两个终端中运行下面两个命令，即可实现多账号刷课
$ python3 main.py --config ./config.alice.ini --course-csv-utf8 ./course.utf-8.alice.csv
$ python3 main.py --config ./config.bob.ini --course-csv-gbk ./course.gbk.bob.csv
由于选课网存在会话数上限，开启多进程的时候还需要调整各进程的配置文件中的 client/elective_client_pool_size 项，合理分配各个进程的会话数。详见 其他配置项 。同一 IP 下所有进程的会话总数不超过 5 。建议值： 单进程 4; 两进程 2+2; 三进程 1+1+2 ......
假如你拥有一个可以连上 elective.pku.edu.cn 和 iaaa.pku.edu.cn 的服务器，你可以在服务器上运行这个项目，并开启监听进程，然后通过访问特定地址来查看当前的运行状态。具体的配置方法如下：
- 在
config.ini中修改需要绑定的host/post - 在运行时指定
--with-monitor参数，即python3 main.py --with-monitor - 请求相应的地址即可查看运行状态。例如按照默认设置，可以请求
http://127.0.0.1:7074
可以通过 nginx 进行反向代理，配置示例如下：
# filename: nginx.autoelective.conf
# coding: utf-8
server {
listen 12345;
server_name 10.123.124.125;
charset UTF-8;
location / {
proxy_pass http://127.0.0.1:7074;
}
}
在这个示例中，通过访问 http://10.123.124.125:12345 可以查看运行状态
该项目为这个监视器注册了如下路由：
GET / 同 /rules
GET /all 完整的状态
GET /current 当前候选的课程
GET /errors 当前已捕获到的错误数
GET /goals 输出原始的选课计划（直接从 course.csv 中读取到的课程）
GET /ignored 已经被忽略的课程及相应原因（已选上/无法选）
GET /login_loop login-loop 当前循环数
GET /main_loop main-loop 当前循环数
GET /rules 输出这个路由列表
例如，请求 http://10.123.124.125:12345/all 可以查看完整的状态
autoelective/ 目录结构如下
$ tree autoelective/
autoelective/
├── captcha 验证码相关
│ ├── classifier.py 模型导入与分类器类
│ ├── feature.py 与特征向量提取相关的函数
│ ├── __init__.py 验证码识别结果的模型和验证码识别类
│ ├── model 可用模型
│ │ ├── KNN.model.f5.l1.c1.bz2
│ │ ├── RandomForest.model.f2.c6.bz2
│ │ └── SVM.model.f3.l1.c9.xz
│ └── processor.py 验证码图像处理相关的函数
├── client.py 客户端的基类
├── config.py ini 配置文件的解析类及配置的模型声明
├── const.py 文件夹路径、URL 等常数
├── course.py 课程模型
├── elective.py 与 elective.pku.edu.cn 的接口通信的客户端类
├── exceptions.py 错误类
├── hook.py 对客户端请求结果进行校验的相关函数
├── iaaa.py 与 iaaa.pku.edu.cn 的接口通信的客户端类
├── __init__.py
├── _internal.py 内部工具函数
├── logger.py 日志类声明
├── loop.py 主循环进程的入口
├── monitor.py 监视器进程的入口
├── parser.py 网页解析相关的函数
└── utils.py 通用工具函数
基本的思路是轮询服务器。利用 iaaa.py 和 elective.py 中定义的客户端类与服务器进行交互，请求结果借助 parser.py 中定义的函数进行解析，然后通过 hook.py 中定义的函数对结果进行校验，如果遇到错误，则抛出 exceptions.py 中定义的错误类，循环体外层可以捕获相应的错误。并判断应该退出还是进入下回合。
采用多 elective 客户端的机制，存在着可用的 elective 客户端池 electivePool 和需登录/重登的 elective 客户端池 loginPool，在 loop 进程内有 login-loop 和 main-loop 两个子线程。
该线程维护一个登录循环：
- 监听
loginPool，阻塞线程，直到出现需要登录的客户端 - 就尝试对该客户端进行登录
- 登录成功后将该客户端放入
electivePool，如果登录失败，则持有该客户端进入下一回合 - 结束循环，不管成功失败，等待
login_loop_interval时间（可在config.ini中修改）
该线程负责轮询选课网及提交选课请求，运行流程如下：
- 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。
- 从
electivePool中获取一个客户端，如果electivePool为空则阻塞线程，如果客户端尚未登录，则立刻停止当前回合，跳至步骤 (8) - 获得补退选页的 HTML ，并解析 “选课计划” 列表和 “已选课程” 列表。
- 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当回合有选课名额的课程。 - 如果发现存在可选的课程，则依次提交选课请求。在每次提交前先自动识别一张验证码。
- 根据请求结果调整候选课程列表，并结束当次回合。
- 将当前客户端放回
electivePool，下回合会重新选择一个客户端 - 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）。
在运行时指定 --with-monitor 参数，可以开启 monitor 进程。此时会在主进程中开启 loop 和 monitor 两个子进程，它们通过 multiprocessing.Manager 共享一部分资源（计划选课列表、已忽略课程列表等）。monitor 本质是一个 server 应用，它注册了可以用于查询共享资源状态的路由，此时通过访问 server 所绑定的地址，即可实现对 loop 状态的监听。
在 config.ini 中提供了如下的选项：
client/debug_print_request如果你需要了解每个请求的细节，可以将该项设为true，会将与请求相关的一些重要信息打印到终端。如果你需要知道其他的请求信息，可以自行修改hook.py下的debug_print_request函数client/debug_dump_request会用pickle/gzip记录该请求的Response对象，如果发生未知的错误，仍然可以恢复出当时的请求。如有必要可以将该项设为True以开启该功能。关于未知错误，详见 未知错误警告 小节。日志会被记录在log/request/目录下，可以通过utils.py中的pickle_gzip_load函数重新导入
client/iaaa_client_timeoutIAAA 客户端的最长请求超时client/elective_client_timeoutElective 客户端的最长请求超时，考虑到选课网在网络阻塞的时候响应时间会很长，这个时间默认比 IAAA 的客户端要长client/elective_client_pool_sizeElective 客户端池的最大容量。注：根据观察，每个 IP 似乎只能总共同时持有 5 个会话，否则会遇到 elective 登录时无限超时的问题。因此这个这个值不宜大于 5 （如果你还需要通过浏览器访问选课网，则不能大于 4）。client/login_loop_intervalIAAA 登录循环每两回合的时间间隔
各种异常类定义参看 exceptions.py 。每个类下均有简短的文字说明。
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）
- 只有同意选课协议才可以继续选课！ 第一次选课时需要先同意选课协议
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： 上课时间冲突
- 考试时间冲突 考试时间冲突
- 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
- 为了避免访问频率过快，每一个循环回合结束后，都会暂停一下，确保每两回合间保持适当的间隔，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。 - 该项目通过指定 I/O 相关函数的
encoding参数为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，应改用更加专业的编辑工具或者代码编辑器，例如NotePad ++,Sublime Text,VSCode,PyCharm等，对配置文件进行修改，并以无 BOM 的 UTF-8编码保存文件。 - 该项目针对
预选页和补退选页相关的接口进行设计，elective.py内定义的接口请求方法，只在 补退选 阶段进行过测试，不能保证适用于其他阶段。 - 该项目针对如下的情景设计：课在有空位的时候可以选，但是当前满人无法选上，需要长时间不断刷新页面。对于有名额但是网络拥堵的情况（比如到达某个特定的选课时间节点时），用该项目选课 不一定比手选快，因为该项目在每次启动前会先登录一次 IAAA ，这个请求在网络堵塞的时候可能很难完成。如果你已经通过浏览器提前登入了选课网，那么手选可能是个更好的选择。
- 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，网页的解析部分是不会出错的，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！
- 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
- PKUElectiveCaptcha MIT LICENSE
- PKUAutoElective MIT LICENSE