MCP based Math Drawing Client

基于 MCP 的数学绘图客户端

数学绘图客户端（talk2mcp_math_draw_client.py）是一个将数学计算与可视化绘图功能结合起来的 Python 应用。它使用 Gemini AI 模型处理数学查询并生成适当的回复。

功能

当前已实现的功能

• 集成 Gemini AI，解决数学问题
• 绘图功能，用于直观呈现数学结果
• 迭代式问题求解方法（最多 9 次迭代）
• 支持基本数学运算和 ASCII 值计算
• 自动在画布上绘制结果
• 基本错误处理与恢复
• 简单的画布操作
• 基本文本放置
• 操作超时处理（LLM 操作的超时时间为 10 秒）
• 会话管理
• 带参数验证的工具执行

服务端要求

1. MCP 服务设置：

   • Python 3.x 环境
   • 已安装 MCP 服务包
   • 必需的服务端依赖项：
     • mcp 包
     • 用于 AI 集成的 google-generativeai
     • 用于环境管理的 python-dotenv

2. 服务端配置：

   • 端口配置（默认值：8080）
   • 数学运算的内存分配
   • 画布尺寸设置（默认值：1920x1080）
   • 最大并发连接数
   • 操作超时设置

3. 服务端工具：

   • 数学计算引擎
   • 绘图画布管理器
   • 工具执行处理器
   • 会话管理器
   • 错误处理系统

前置条件

• Python 3.x
• 必需的 Python 包：
  • python-dotenv
  • google-generativeai
  • mcp 包

环境设置

1. 在项目根目录中创建 .env 文件
2. 添加你的 Gemini API 密钥：

   GEMINI_API_KEY=your_api_key_here
   

服务端设置

1. 安装服务端依赖项：

   pip install mcp google-generativeai python-dotenv
   

2. 在 config.json 中配置服务端设置：

   {
     "server": {
       "port": 8080,
       "max_connections": 10,
       "timeout": 30,
       "canvas": {
         "width": 1920,
         "height": 1080
       }
     }
   }
   

3. 启动 MCP 服务：

   python example2-3_server.py
   

可用工具

当前已实现的工具

1. 数学运算：

   • 基本算术运算（加、减、乘、除）
   • 高级数学函数（指数、对数）
   • ASCII 值计算
   • 字符串操作与转换
   • 数组操作
   • 素数计算
   • 阶乘计算
   • 斐波那契数列生成

2. 绘图工具：

   • 按自定义尺寸绘制矩形
   • 带格式设置的基本文本放置
   • 清空和重置画布
   • 基于坐标的绘图
   • 简单的颜色选择
   • 基本图层管理

计划中的未来工具

1. 增强的数学运算
2. 高级绘图功能：
3. 分析工具：
4. 实用工具：

安装

1. 克隆仓库
2. 安装所需软件包：

   pip install python-dotenv google-generativeai mcp
   

3. 按上述说明设置环境变量

使用方法

1. 启动 MCP 服务（参见“服务端设置”部分）
2. 确保服务端正在运行且可以访问
3. 运行客户端：

   python talk2mcp_math_draw_client.py
   

服务端与客户端通信

1. 连接协议：

   • 客户端与服务端建立连接
   • 身份验证握手
   • 工具列表同步
   • 会话初始化

2. 数据流：

   • 客户端发送数学查询
   • 服务端处理请求
   • 将结果返回给客户端
   • 执行绘图命令
   • 传达状态更新

3. 错误处理：

   • 连接重试机制
   • 会话恢复
   • 工具执行回退
   • 资源清理

查询示例

1. 基本数学绘图：

Calculate the sum of ASCII values for the word "HELLO" and draw it inside a rectangle at the center of the canvas.

2. 复杂数学可视化：

Find the exponential values of first 5 prime numbers, sum them up, and display the result in a blue rectangle at coordinates (500, 300).

3. 多项操作：

Convert the word "MATH" to ASCII values, calculate their sum, find the square root, and display the result in a red rectangle with white text.

4. 高级绘图：

Draw a rectangle at (200, 200) with width 400 and height 300, then place the result of (2^10 + 3^5) inside it with centered text.

工作原理

1. 客户端通过 stdio 通信连接到 MCP 服务
2. 使用 Gemini AI 模型处理数学查询
3. 结果会自动绘制在画布上
4. 系统采用迭代方法（最多 9 次迭代）解决复杂问题
5. 结果以赏心悦目的格式显示
6. 每项操作都会根据工具架构进行验证
7. 系统已实现错误处理和超时机制

错误处理

客户端包含完善的错误处理机制，可处理：

• API 超时（大模型操作的超时时间为 10 秒）
• 无效输入
• 连接问题
• 工具执行错误
• 绘图工具故障
• 参数验证错误
• 会话管理问题

贡献

欢迎提交问题和改进建议。

许可证

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http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

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故障排除

1. 常见问题：

   • 连接超时
   • 绘图工具故障
   • 内存问题
   • 性能问题
   • 身份验证错误

2. 解决方案：

   • 检查服务状态
   • 验证网络连接
   • 清除缓存和临时文件
   • 更新依赖项
   • 检查系统资源

性能提示

1. 优化：

   • 使用合适的画布大小
   • 限制并发操作
   • 清除未使用的资源
   • 监控内存使用情况
   • 使用高效算法

2. 最佳实践：

   • 定期备份
   • 更新系统
   • 监控资源
   • 记录错误日志
   • 进行性能测试