PKUAutoElective

北大选课网 补退选 阶段自动选课小工具 v6.0.0 (2021.03.12)

目前支持 本科生（含辅双） 和 研究生 选课

停更说明

感谢大家两年多来对这个项目的支持！我已经大四了，这学期结束后我将毕业，那之后我将不再更新这个项目。由于测试较为困难，这个项目一直以来基本都没有接受过 PR，如果有更改和扩充功能的需要，建议你 fork 一个自己的分支。停更后该项目不会 archive，有任何问题仍然可以在 Issue 里共同讨论，如果你想宣传自己的改版后的分支，也可以在 Issue 里分享

小白兔写于 2021.03.12

注意事项

特地将一些重要的说明提前写在这里，希望能得到足够的重视

不要使用过低的刷新间隔，以免对选课网服务器造成压力，建议时间间隔不小于 4 秒
选课网存在 IP 级别的限流，访问过于频繁可能会导致 IP 被封禁

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
利用专门训练的 CNN 模型自动识别验证码，识别准确率为 99.16%，详细见 PKUElectiveCaptcha2021Spring
具有较为完善的错误捕获机制，程序鲁棒性好
提供额外的监视器线程，开启后可以通过端口监听进程运行状况，为服务器上部署提供可能
支持多进程下的多账号/多身份选课
可以自定义额外的选课规则，目前支持互斥规则和延迟规则

安装

Python 3

该项目至少需要 Python 3，可以从 Python 官网下载并安装（项目开发环境为 Python 3.6.8）

例如在 Linux 下运行：

$ apt-get install python3

Repo

下载这个 repo 至本地。点击右上角的 Code -> Download ZIP 即可下载

对于 git 命令行：

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

Packages

安装 PyTorch 外的依赖包（该示例中使用清华镜像源以加快下载速度）

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

安装 PyTorch，从 PyTorch 官网中选择合适的条件获得下载命令，然后复制粘贴到命令行中运行即可下载安装 (CUDA 可以为 None)，PyTorch 版本必须要大于 1.4.x，否则无法读取 CNN 模型

示例选项：

PyTorch Build: Stable (1.8.0)
Your OS: Windows
Package: Pip
Language: Python
CUDA: None

复制粘贴所得命令在命令行中运行：

pip3 install torch==1.8.0+cpu torchvision==0.9.0+cpu torchaudio===0.8.0 -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

该项目不依赖 torchvision 和 torchaudio，因此你可以只安装 torch

pip3 install torch==1.8.0+cpu -f https://download.pytorch.org/whl/torch_stable.html

PyTorch 安装时间可能比较长，需耐心等待

验证码识别模块测试

这个测试旨在检查与验证码识别模块相关的依赖包是否正确安装，尤其是 PyTorch, OpenCV

$ cd test/
$ python3 test_cnn.py

Captcha('er47') True
Captcha('rskh') True
Captcha('uesg') True
Captcha('skwc') True
Captcha('mmfk') True

基本用法

复制 config.sample.ini 文件，所得的新文件重命名为 config.ini
- 直接复制文件，不要新建一个文件叫 config.ini，然后复制粘贴内容，否则可能会遇到编码问题
用文本编辑器打开 config.ini （建议用代码编辑器，当然记事本一类的系统工具也可以）
配置 [user]，详细见注释
- 如果是双学位账号，设置 dual_degree 为 true，同时需要设置登录身份 identity，非双学位账号两者均保持默认即可
在选课网上，将待选课程手动添加到选课网的 补退选 页 选课计划 中，并确保它们处在 补退选 页 选课计划 列表的 同一页
- 如果想刷的课处在不同页，可以参考多进程选课
- 该项目无法事前检查选课计划的合理性，只会根据选课的提交结果来判断某门课是否能够被选上，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。选课失败引发的常见错误可参见异常处理
配置 [course] 定义待选课程，详细见注释
如果有需要，可以配置 [mutex],[delay]，详细见注释。如要使用，请务必仔细阅读自定义选课规则
配置 [client]，详细见注释（如果不理解选项的含义，建议不要修改）
- supply_cancel_page 指定实际刷新第几页，确保这个值等于 (4) 中待选课程所处的页数
- refresh_interval / random_deviation 设置刷新的时间间隔（如果有需要），切记 不要将刷新间隔改得过短，以免对选课网服务器造成太大压力
进入项目根目录，运行 python3 main.py，即可开始自动选课。

高级用法

命令行参数

输入 python3 main.py -h 查看帮助

$ python3 main.py -h

Usage: main.py [options]

PKU Auto-Elective Tool v6.0.0 (2021.03.12)

Options:
  --version             show program's version number and exit
  -h, --help            show this help message and exit
  -c FILE, --config=FILE
                        custom config file encoded with utf8
  -m, --with-monitor    run the monitor thread simultaneously

多进程选课

如果你有多个账号需要选课，那么可以为每一个账号单独配置一个 config.ini 然后以不同的配置文件运行多个进程，即可实现多账号同时刷课

例如你为 Alice 和 Bob 同学创建了这两个文件，假设它们处在 config/ 文件夹中（手动创建）

$ ls

config  main.py

$ ls config/

config.alice.ini  config.bob.ini

接下来在两个终端中分别运行下面两个命令，即可实现多账号刷课

$ python3 main.py -c ./config/config.alice.ini
$ python3 main.py -c ./config/config.bob.ini

由于选课网单 IP 下存在会话数上限，开启多进程时还需更改 [client] 中的 elective_client_pool_size 项，合理分配各个进程的会话数。同一 IP 下所有进程的会话总数不能超过 5。建议值：单进程 3~4; 两进程 2+2; 三进程 1+1+2 ... （保留一个会话给浏览器正常访问选课网）

如果教学网的 选课计划 列表很长，想刷的课处在不同页，也可以通过类似的方法实现多页选课。例如：要同时刷第 1 页和第 2 页的课程，那么分别将两页的课配置成两个 config.ini，修改相应的 supply_cancel_page，然后按照上法运行即可。

$ ls config/

config.p1.ini  config.p2.ini

监视器

如果你拥有可以同时连上 elective.pku.edu.cn 和 iaaa.pku.edu.cn 的服务器，你可以在服务器上部署这个项目，并且开启监听线程，配置相应的路由，之后就可以通过外网访问服务器来查看当前运行状态。

示例：

配置 [monitor]，修改需要绑定的 host/port
在运行时指定额外 -m 参数，即 python3 main.py -m
利用 nginx 进行反向代理。假设监视器线程监听 http://127.0.0.1:7074，相应的配置示例如下：

# 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 即可以查看运行状态

该项目为监视器注册了如下路由：

GET  /              查看该路由规则
GET  /rules         同 /
GET  /stat          同 /
GET  /stat/course   查看与选课相关的状态
GET  /stat/error    查看与错误相关的状态
GET  /stat/loop     查看与 loop 线程相关的状态

例如，请求 http://10.123.124.125:12345/stat/course 可以查看与选课相关的状态

自定义选课规则

互斥规则

假设你有多个备选方案，它们在选课规则上并不矛盾，可以同时被选上。例如你在考虑选 A 院的概率统计（B）或是 B 院开的概率统计（B），你希望在选上其中两者其一时就不再考虑选另一门，那么你可以定义这两门课为互斥的，之后在上述情境发生时，另一门课会被程序自动忽略，这样就不会发生两者同时被选上的问题。详细见 Issue #8

务必注意的是，如果互斥的几门课在同一回合内同时出现空位，优先级高的课会被首先提交，而低优先级的课会被忽略（关于课程优先级的概念，参看 config.ini 中 [course] 下的相关注释），虽然多门课同时出现空位的情况比较罕见，但是为了确保在这种情况发生的时候你能选到更加心仪的课，如果你使用了互斥规则，记得将你更希望选上的课定义成更高的优先级

另外，没有必要为本身就是互斥的课定义互斥规则，比如学校一学期只能选一门体育课，如果你现在有十几门体育课候选，你不必额外声明一个互斥规则来指定这些体育课互斥，因为一旦有一门体育课选上，选课网就会拒绝你提交另一门体育课的选课请求，然后其他的体育课在自然的选课失败后就会被自动忽略

延迟规则

假设你有一门课（不妨设为马原）有多个班可以选，但是每个班的受欢迎程度不一样，你希望选择某个比较火爆的班（比如林锋老师的班，不妨设为 A 班），但是它已经被选满了，而另外一个冷门的班（不妨设为 B 班）仍然有很多的名额，你只希望把它作为你的第二志愿，因此你想尝试抢 A 班。但是你发现当你选了 B 班后，出于某些原因（比如 A 班与 B 班时间冲突、不够学分），你将无法再选 A 班，因此你只好把 B 班先撂在一边，去抢 A 班，但是你并不知道 B 班什么时候会被选满，为此你还得不时地监控 B 班当前的选课情况。这个时候你就可以考虑同时添加 A 班和 B 班到选课计划中，并为 B 班定义一个延迟规则。延迟规则使得触发 B 班选课请求的提交必须要满足 B 班的当前空余人数小于等于某个特定的阈值，我们不妨假设这个阈值是 10，那么程序将会在 B 班剩余的空位小于等于 10 的时候，才会提交 B 班的选课请求，否则它将对此视而不见。详细见 Issue #28

如果你要使用这个规则，你必须要注意以下几件事情，以预知一些可能存在的风险：

我已经对相关逻辑做了简单测试，但是考虑到这个规则出错的后果可能是十分严重的，如果你不放心，还是建议你先拿 B 班测试一下，以确保这个规则能够被程序正确实现
情况并不一定总和你想象得那么美好： B 班人少的时候，程序肯定会帮我补选上，因此我一定会有课上的。你必须要考虑一些特殊情况下程序可能会对此无能为力，例如在某个选课时间节点的时候，选课网访问量骤增，程序可能会连不上服务器，然后一直放着不选的 B 班一瞬间就被选满，那么这学期你可能就没有这个课上了。举一个我假想的案例：假设你是一名信科大一的学生，这学期想选程设，同理可以假设有上述情境中的 A 班和 B 班，你试着抢 A 班并给 B 班设置了延迟规则，但是在跨院系选课名额开放的那个下午 5 点，很多想要选修程设的外院系同学涌进选课系统，一瞬间把 B 班的名额抢完了，而你的程序一直卡着没法登录，完美错过了 B 班的选课，于是你这学期可能就没有程设课可以上了。对于这种风险，你必须要权衡一下，是否有必要在跨院系选课名额开放前就率先抢下 B 班。如果你打算见好就收，是不是下午 4:50 这样我就把 B 班给选了呢？并不是！因为这个时候系统已经在维护了，你需要在跨院系选课名额开放的那天的中午 12 点前，趁着系统还没开始维护，就把 B 班给选了，否则你还是有可能会错过 B 班的选课
不要以为空余人数的缩减速率一定是线性的。并不是说平时观察到 B 班每小时少 10 个名额，那么从 20 -> 10 和从 10 -> 0 都将花掉一小时。当延迟规则出现以后，阈值的设置有可能就会变成一次博弈。例如有 30 个程序都在抢 A 班，并均为 B 班设置了延迟规则，假设大家的阈值都是 10，那么当 B 班还剩 10 个名额的时候，它可能在接下来的一瞬间就没了，至少会有 20 个程序将抢不到 B 班。因此，爆发式抢课的情况仍然是有可能发生的

题外话：我个人觉得有课上就已经很好啦，所以最省心的事情是马上选下 B 班，然后当做 A 班不存在 :)

自定义 User-Agent 池

在 user_agents.txt.gz 中提供了默认的 User-Agent 池，可以通过 gzip 工具解压得到 user_agents.txt 加以查看

每次从 IAAA 登录时，都会从中随机选择一个 User-Agent 并设置到 IAAA 客户端和 Elective 客户端上，在下次重新登录前将不再更换

如果你需要自定义 User-Agent 池，可以在根目录下创建一个 user_agents.user.txt，在其中对其进行定义。格式为一行一条 User-Agent，具体格式可参考 user_agents.txt，需要确保文件为 utf-8 编码。程序会优先选择读入用户自定义的 User-Agent 池

DEBUG 相关

在 config.ini 的 [client] 中：

debug_print_request 如果设置为 true，会将与请求相关的重要信息打印到终端
debug_dump_request 会用 pickle+gzip 保存请求的 Response 对象，如果发生未知错误，仍然可以重新导入当时的请求。关于未知错误，详见未知错误警告

其他配置项

在 config.ini 的 [client] 中：

iaaa_client_timeout IAAA 客户端的最长请求超时
elective_client_timeout Elective 客户端的最长请求超时
login_loop_interval IAAA 登录循环每两回合的时间间隔
elective_client_max_life 设置 Elective 客户端的存活时间。超过存活时间的 Elective 客户端会主动登出并自动重登
print_mutex_rules 是否在每次循环时打印完整的互斥规则列表。如果你定义了很复杂的互斥规则，你可以将这个值设为 False 以避免每次循环都将整个列表重复打印一遍

异常处理

系统异常 `SystemException`

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

提示框反馈 `TipsException`

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
学校规定每学期只能修一门体育课： 一学期试图选修多门体育课
该课程选课人数已满： 试图选一门已经满人的课，这本是不允许的操作，但有的时候选课网会偶然出现某门课已选人数突然为 0 的情况，这时提交选课请求会遇到这个错误

补充说明

一直遇到 [310] 您尚未登录或者会话超时,请重新登录 错误，可能是因为你是双学位账号，但是没有在 config.ini 中设置 dual_degree = true
不要修改 config.ini 的编码，确保它能够以 utf-8-sig 编码被 Python 解析。如果遇到编码问题，请重新创建一个 config.ini，之后不要使用 记事本 Notepad 进行编辑，应改用更加专业的文本编辑工具或者代码编辑器，例如 NotePad ++, Sublime Text, VSCode 等，并以 无 BOM 的 UTF-8 编码保存文件
该项目适用于：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段节点时），程序选课 不一定比手选快，因为该项目每次启动前都会先登录一次 IAAA，这个请求在网络阻塞时可能很难完成，如果你已经通过浏览器提前登入了选课网，那么手动选课可能是个更好的选择
不要使用过低的刷新间隔，以免对选课网服务器造成压力，建议时间间隔不小于 4 秒
选课网存在 IP 级别的限流，访问过于频繁可能会导致 IP 被封禁

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 （从 v3.0.0 起已合并入 config.ini）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！

历史更新信息

详见 Realease History

版本迁移指南

详见 Migration Guide

责任须知

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

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