基于分子/离子构型的晶体结构设计软件 V2.3

项目概述

基于分子/离子构型的晶体结构设计软件通过结合经验公式、机器学习势函数微调、第一性原理分步优化和分子/离子识别技术，实现了从分子/离子构型出发的高效晶体结构设计。该软件采用模块化设计，支持全流程自动化材料筛选，在保证预测精度的同时显著提升计算效率。

🎯 功能特性

核心功能

• 双模块工作流
  • EE模块：基于经验评估的离子组合生成
  • CSP模块：基于离子晶体结构预测的优化筛选
• 智能任务管理
  • 实时进程监控（PID跟踪）
  • 日志文件自动符号链接
  • 进程安全终止与资源清理
• 高级日志系统
  • 分页浏览（10条/页）
  • 模块过滤（CSP/EE）
  • 软链接解析显示实际路径

技术特性

• 跨平台支持（Linux/Docker）
• 基于Python 3.11+的面向对象架构
• 集成psutil进程管理
• 结构化日志记录系统
• 工业级测试覆盖（420个测试，99.39%覆盖率）

📊 质量保证

测试统计

测试特点

• ✅ 0个跳过测试 - 所有测试都能实际运行
• ✅ 快速执行 - 完整测试套件60秒内完成
• ✅ 自动清理 - 测试后自动清理临时文件
• ✅ 跨平台兼容 - 支持命令行和VSCode运行

详细测试报告请查看 docs/TEST_REPORT.md

🚀 安装指南

环境要求

安装步骤

方式一：从PyPI安装（推荐）

pip install ion-csp

方式二：从源码安装

# 创建虚拟环境
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux/Mac
# Windows: venv\Scripts\activate

# 克隆仓库
git clone https://github.com/Bagabaga007/ion_CSP.git
cd ion_CSP

# 安装依赖
pip install -e .

💡 快速入门

交互模式

ion-csp

启动交互式命令行界面，支持以下操作：

• 模块选择
• 日志查看
• 进程管理

脚本调用

EE模块示例

./scripts/main_EE.sh examples/example_1

从SMILES表格生成离子组合

CSP模块示例

./scripts/main_CSP.sh examples/example_2

从离子组合生成并优化晶体结构

🏗️ 技术架构

graph TD
    A[用户界面] --> B[任务管理器]
    B --> C[EE模块]
    B --> D[CSP模块]
    B --> E[日志系统]
    B --> F[任务调度]
    C --> G[经验评估引擎]
    D --> H[离子晶体结构预测引擎]
    E --> I[结构化日志]
    F --> J[进程终止]

🧪 运行测试

# 运行所有测试
pytest

# 查看覆盖率报告
pytest --cov=src/ion_CSP --cov-report=html

# 运行特定层级的测试
pytest tests/unit/        # 单元测试
pytest tests/integration/ # 集成测试
pytest tests/ci/          # 配置项测试
pytest tests/system/      # 系统测试

详细测试说明请查看 tests/README.md

📚 文档

• 测试报告 - 完整的测试实施报告
• 测试说明 - 测试分层和运行指南
• CSP使用示例 - CSP模块使用示例
• EE使用示例 - EE模块使用示例

🔄 版本历史

V2.3.0 (2026-03-05)

测试系统重大升级

• ✅ 实现完整的4层测试金字塔（420个测试）
• ✅ 达到99.39%代码覆盖率
• ✅ 消除所有跳过的测试（从3个减少到0个）
• ✅ 修复VSCode测试兼容性问题
• ✅ 添加自动清理临时文件功能
• ✅ 优化Coverage配置，排除__main__块
• ✅ 重新设计系统测试，使用mock替代真实依赖

配置项测试（CI Tests）

• ✅ 新增31个配置项测试，覆盖7大类别
• ✅ 文档审查、静态分析、内存测试、功能测试
• ✅ 性能测试、兼容性测试、维护性测试、可移植性测试

测试基础设施

• ✅ 添加全局Python路径自动设置
• ✅ 实现多重回退策略获取版本号
• ✅ 优化测试执行时间（60秒内完成）

V2.2.6 (2025-12-12)

• 重构VaspProcessing模块，测试覆盖率提升至88%
• 改进task_manager.py测试覆盖率至98.59%
• 增强分子识别和代码覆盖率测试

🤝 贡献指南

1. Fork仓库并创建特性分支
2. 编写单元测试覆盖新功能（保持99%+覆盖率）
3. 确保所有测试通过：pytest
4. 提交Pull Request时注明关联Issue
5. 遵循PEP8代码规范

开发环境设置

# 安装开发依赖
pip install -e ".[dev]"

# 运行测试
pytest

# 检查代码风格
flake8 src/

# 生成覆盖率报告
pytest --cov=src/ion_CSP --cov-report=html

📄 许可证

本项目采用MIT许可证，详见LICENSE文件。

👥 作者

• Ze Yang - 主要开发者 - yangze1995007@163.com

🙏 致谢

感谢所有为本项目做出贡献的开发者和用户。

Project Overview (English)

This software enables efficient crystal structure design from molecular/ion configurations by integrating empirical formulas, tuned machine learning potentials, stepwise first-principles optimization, and molecular/ion recognition techniques. The modular architecture ensures extensibility and maintainability while maintaining prediction accuracy.

Key Features

Core Functionalities

• Dual-Module Workflow
  • EE Module: Empirical evaluation-based ion combination generation
  • CSP Module: Ion crystal structure prediction and optimization
• Intelligent Task Management
  • Real-time process monitoring (PID tracking)
  • Automatic log file symlink creation
  • Safe process termination with resource cleanup
• Advanced Logging System
  • Paginated log viewing (10 entries/page)
  • Module-based filtering (CSP/EE)
  • Symlink resolution for actual log paths

Technical Specifications

• Cross-platform support (Linux/Docker)
• Object-oriented architecture with Python 3.11+
• Integrated process management via psutil
• Structured logging system
• Industrial-grade test coverage (420 tests, 99.39% coverage)

Quality Assurance

Test Statistics

Test Features

• ✅ 0 skipped tests - All tests can actually run
• ✅ Fast execution - Complete test suite in 60 seconds
• ✅ Auto cleanup - Automatic cleanup of temporary files
• ✅ Cross-platform - Works in CLI and VSCode

See docs/TEST_REPORT.md for detailed test report.

Installation

Prerequisites

Installation Steps

# Create virtual environment
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux/Mac

# Install dependencies
git clone https://github.com/Bagabaga007/ion_CSP.git
cd ion_CSP
pip install -e .

Quick Start

Interactive Mode

ion-csp

Launches CLI interface with:

• Module selection
• Log management
• Process control

Script Execution

EE Module Example

./scripts/main_EE.sh examples/example_1

Generates ion combinations from SMILES tables

CSP Module Example

./scripts/main_CSP.sh examples/example_2

Optimizes crystal structures from ion combinations

Running Tests

# Run all tests
pytest

# View coverage report
pytest --cov=src/ion_CSP --cov-report=html

# Run specific test levels
pytest tests/unit/        # Unit tests
pytest tests/integration/ # Integration tests
pytest tests/ci/          # CI tests
pytest tests/system/      # System tests

Documentation

• Test Report - Complete test implementation report
• Test Guide - Test layering and execution guide
• CSP Examples - CSP module usage examples
• EE Examples - EE module usage examples

Contribution Guide

1. Fork repository and create feature branch
2. Write unit tests for new features (maintain 99%+ coverage)
3. Ensure all tests pass: pytest
4. Submit PR with issue reference
5. Follow PEP8 coding standards

License

MIT License, see LICENSE file.

Author

• Ze Yang - Lead Developer - yangze1995007@163.com