毕业设计（论文）-高校网上选课系统的设计与实现

中图分类号O415密级公开UDC530学校代码10082硕士学位论文（同等学力人员）高校网上选课系统的设计与实现论文作者指导教师教授副指导教师申请学位类别工程硕士学科、领域计算机技术所在单位信息科学与工程学院答辩日期2014年5月HEBEIUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYDISSERTATIONFORTHEMASTERDEGREEINDUSTRIALRESTRUCTURINGANDLAYOUTOPTIMIZATIONOFQUIPMENTMANUFACTURINGINDUSTRIALINHEBEICLASSIFIEDINDEXO415SECRECYRATEPUBLICIZEDUDC530UNIVERSITYCODE10082CANDIDATENAMESUPERVISORPROFNAMEASSOCIATESUPERVISORACADEMICDEGREEAPPLIEDFORMASTEROFMANAGEMENTSPECIALITYBUSINESSMANAGEMENTEMPLOYERSCHOOLOFINFORMATIONSCIENCEANDENGINEERINGDATEOFORALEXAMINATIONMAY,2012河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名指导教师签名年月日年月日河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名指导教师签名年月日年月日摘要I摘要现代学分制下选课的特点在于范围广、数量大、分析难度大，所有的专业都要求每个同学选择一定数量的任意的专业选修课和跨专业的公共选修课，以拓宽学生的知识面、达到素质教育的目的。如果所有的学生都采用学分制，那么选课的学生人数达上千人甚至上万人，选的课次数则会更多。而有些基于社会热门应用知识的课程可能会有很多学生选择，造成资源不足的局面。如计算机维护、网页设计、动画制作等课程就是属于备受学生欢迎的课程，而有些相对冷门的课程，受到现实社会工作需求的驱动，很多同学不愿意去选择，觉得是浪费时间，这就造成了这些课程开设后无人问津的局面，资源无形中被浪费掉了，也打击了教师开设课程的积极性。因此，推行学分制下选课最重要的先决条件是管理手段的现代化，必须使用计算机网络进行教学管理，网络化的选课系统，能够在较短时间内处理完众多学生的选课信息，并及时地对选课信息做出判断分析，以指导学生退选或改选课程。将生成的各种汇总数据存入数据库中，帮助教务管理人员完成排课和其他相关内容，为高校的教学安排做出最大的技术支持。本文研究的高校网上选课系统，作为系统的管理员，面对的是广大教师和同学,应该要能够使用添加、修改、删除教师、学生基本资料,查看选课名单等功能。而作为教师这个角色，应该能够使用修改个人信息和申报课程,查看自己的课程的学生名单等功能。其中,教师在申报课程时,应该能够填写课程的详细信息,包括面向何种专业、讲述何种内容,选修此课程可以获得的学分等等。作为学生这个角色,应该能够使用修改个人信息、选课、提交选课信息,完成选课,查看课程信息等功能。同时还希望能够解决在多个年级的同学选课发生冲突时,如何实现高年级同学先修满学分,优先级较高的问题等。本课题所研究的高校网上选课系统采用了改进的按志愿分级筛选算法，经过系统的实现和测试，本系统取得了不错的效果。系统采用VS2010和SQLSERVER2008作为开发环境，使用ASPNET技术及改进的志愿分级筛选算法进行实现。关键词高校；网上选课；教师；学生河北科技大学硕士学位论文IIABSTRACTUNDERTHEMODERNCREDITSYSTEMFEATURESAWIDERANGEOFCOURSESANDTHENUMBEROFDIFFICULTANALYSIS,ALLTHEPROFESSIONALREQUIRESEACHSTUDENTTOCHOOSEACERTAINNUMBEROFANYSPECIALIZEDELECTIVECOURSEANDCROSSMAJORPUBLICELECTIVECOURSES,TOBROADENTHESTUDENTSKNOWLEDGE,ACHIEVETHEGOALOFQUALITYEDUCATIONIFALLSTUDENTSUSETHECREDITSYSTEM,THENTHENUMBEROFSTUDENTSINCOURSESELECTIONOFTHOUSANDSOREVENTENSOFTHOUSANDSOFPEOPLE,THENUMBEROFOPTIONALCLASSWILLBEMOREANDSOMESOCIALPOPULARAPPLICATIONKNOWLEDGEBASEDCOURSEMAYHAVEALOTOFSTUDENTSCHOOSE,CAUSEDTHESITUATIONOFINSUFFICIENTRESOURCESSUCHASCOMPUTERMAINTENANCE,WEBDESIGN,ANIMATIONCOURSEISWELCOMEBYSTUDENTSOFCOURSES,ANDSOMERELATIVELYUNPOPULARCOURSE,DRIVENBYTHEREALITYOFSOCIALWORKDEMAND,MANYSTUDENTSDONTWANTTOCHOOSE,FEELISAWASTEOFTIME,THISCREATESTHEUNWANTEDSITUATIONAFTERTHESECOURSES,WASTEDRESOURCESVIRTUALLY,ALSOHITTHEENTHUSIASMOFTHETEACHERSCOURSES,THEREFORE,ISTHEMOSTIMPORTANTPREREQUISITEFORCREDITSYSTEMCOURSESUNDERTHEMANAGEMENTOFTHEMODERNIZATION,MUSTUSETHECOMPUTERNETWORKTEACHINGMANAGEMENT,THENETWORKELECTIVESYSTEM,CANBEPROCESSEDINARELATIVELYSHORTTIMEMANYSTUDENTSCOURSESELECTIONINFORMATION,ANALYSIS,JUDGINGANDINATIMELYMANNERTOTHEREGISTRATIONINFORMATIONTOGUIDETHESTUDENTTOWITHDRAWORCHANGECOURSEWILLGENERATEVARIOUSSUMMARYDATASTOREDINTHEDATABASE,TOHELPEDUCATIONALADMINISTRATIONPERSONNELTOCOMPLETECOURSEARRANGEMENT,ANDOTHERRELATEDCONTENT,ARRANGETOMAKETHEBIGGESTTECHNICALSUPPORTFORTEACHINGINCOLLEGESANDUNIVERSITIESINTHISPAPER,WESTUDYTHEONLINECOURSESELECTIONSYSTEMINCOLLEGESANDUNIVERSITIES,ASASYSTEMADMINISTRATOR,ISFACINGTHEGENERALTEACHERSANDSTUDENTS,SHOULDBEABLETOUSETOADD,MODIFY,DELETE,TEACHERS,STUDENTSBASICINFORMATION,VIEWTHECOURSELIST,ANDOTHERFUNCTIONSINTHEROLEOFTHETEACHER,SHOULDBEABLETOUSETOMODIFYPERSONALINFORMATIONANDDECLARECLASSES,STUDENTSVIEWTHEIROWNLIST,ANDOTHERFUNCTIONSAMONGTHEM,THETEACHERINTHEDECLARATIONOFCURRICULUM,SHOULDBEABLETOFILLINTHECOURSEOFDETAILEDINFORMATION,INCLUDINGFORANYPROFESSIONAL,DESCRIBEWHATCONTENT,TAKINGTHISCOURSECANGETCREDITS,ANDSOONASASTUDENTOFTHEROLE,SHOULDBEABLETOUSETOMODIFYPERSONALINFORMATION,COURSESELECTION,SUBMITTHECOURSESELECTIONINFORMATION,COMPLETETHECOURSE,VIEWTHECOURSEINFORMATION,ANDOTHERFUNCTIONSALSOHOPETOBEABLETOSOLVEMULTIPLEGRADESTUDENTSINCOURSESELECTION,HOWTOREALIZETHEFULLCREDITS,FIRSTBYASENIORABSTRACTIIIHIGHPRIORITYISSUESTHISTOPICRESEARCHUNIVERSITIESONLINECOURSESSYSTEMADOPTSANIMPROVEDACCORDINGTOTHEVOLUNTARYGRADINGSCREENINGALGORITHM,THROUGHTHEREALIZATIONOFTHESYSTEMANDTEST,THISSYSTEMHASACHIEVEDGOODRESULTSSYSTEMUSESVS2010ANDSQLSERVER2008ASADEVELOPMENTENVIRONMENT,USINGASPNETTECHNOLOGYANDIMPROVEMENTOFVOLUNTARYGRADINGSCREENINGALGORITHMIMPLEMENTATIONKEYWORDSCOLLEGESANDUNIVERSITIESONLINECOURSESTHETEACHERSTUDENTS河北科技大学硕士学位论文IV目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111论文的研究背景112国内外研究现状及发展趋势113研究内容214论文组织结构2第2章相关技术421VS2010422C423SQLSERVER2008524MVC简介525动态网页技术介绍6251ASPNET6252JSP7253PHP8254比较分析826用户认证927软件工程1128本章小结12第3章选课算法的研究1331选课理论的分析1332选课中常用的算法分析14321先来先服务算法14322专业优先算法15323按名额分配比例算法17324按志愿分级筛选算法1733按志愿分级筛选法18331志愿分级筛选算法介绍18332志愿分级筛选算法改进20333改进的志愿分级筛选算法性能分析21目录V34本章小结23第4章需求分析2441功能需求分析2442非功能需求分析25421性能需求分析25422安全性需求分析26423可靠性需求分析27424可维护性需求27425兼容性需求27426技术性需求27427先进性2843本章小结28第5章系统设计2951系统设计概述2952设计原则3153总体设计3254详细设计33541管理员功能模块33542教师功能模块33543学生功能模块3455数据库设计3456本章小结36第6章系统实现及系统测试3761系统实现概述3762测试方法37621功能测试38622结构测试3963测试环境40631测试对象40632软硬件环境4055登录功能的实现4155学生功能的实现及测试4156教师功能的实现及测试4357管理员功能的实现及测试45河北科技大学硕士学位论文VI58非功能测试4759本章小结50结论51附录52附录A52附录B52参考文献53攻读硕士学位期间所发表的论文56致谢57个人简历58第1章绪论1第1章绪论11论文的研究背景现代学分制下选课的特点在于范围广、数量大、分析难度大，所有的专业都要求每个同学选择一定数量的任意的专业选修课和跨专业的公共选修课，以拓宽学生的知识面、达到素质教育的目的。如果所有的学生都采用学分制，那么选课的学生人数达上千人甚至上万人，选的课次数则会更多。而有些基于社会热门应用知识的课程可能会有很多学生选择，造成资源不足的局面。如计算机维护、网页设计、动画制作等课程就是属于备受学生欢迎的课程，而有些相对冷门的课程，受到现实社会工作需求的驱动，很多同学不愿意去选择，觉得是浪费时间，这就造成了这些课程开设后无人问津的局面，资源无形中被浪费掉了，也打击了教师开设课程的积极性。因此，推行学分制下选课最重要的先决条件是管理手段的现代化，必须使用计算机网络进行教学管理，网络化的选课系统，能够在较短时间内处理完众多学生的选课信息，并及时地对选课信息做出判断分析，以指导学生退选或改选课程。将生成的各种汇总数据存入数据库中，帮助教务管理人员完成排课和其他相关内容，为高校的教学安排做出最大的技术支持。学分制要求所开设的课程对任何学院、任何专业的同学具有可选性、易选性、每位同学的机会均等。如果该系统不能很好地实现上述要求，则会大大影响选课制的实施、运行。但对于学校的实际运行来说，与上述要求也有一定出入。高年级的同学可能因种种原因无法选够学分，则应提高其优先级，使其比低年级的同学具有对课程的优先选择权，而某些教师的课程可能需要有一定的专业基础，这样能继续深入学习，所以可能要对选课的同学专业进行限制，不能让毫无基础的同学觉得选择了一门听不懂、浪费时间的课程。随着计算机技术的不断进步，网上选课系统的开发技术也不断推陈出新，面对高校选课中的各种问题，设计高校网上选课系统是非常有意义的。12国内外研究现状及发展趋势自1978年改革开放以来，高等教育在我国发展迅速，办学规模、招生人数有明显增加，为了使更多的学生得到更好的教育，高校教育改革也在不断进行，学分制便是其中之一，实现选修课形式教学的顺利进行与学分制的实行密不可分。1学分制及选课制学分的定义是由美国卡内基教学促进基金会提出的，是用来计算学生学习量的一种单位，1学分大致可等同于1名学生在课堂或实验室从事1时学术工作并且连续一个学期的量。因其相比于学年制，计量单位划小，具有弹性的教学安排、激发河北科技大学硕士学位论文2学生学习积极性、增大学生学习自由度等优点，目前在我国已经全面推行。高职院校作为高等教育的一部分，起步虽比普通本科院校晚，但学分制改革也取得一定成效。因此受到师生的认可和欢迎。而今，电脑普及，高校教学及管理机构基本全面实现办公自动化，学生既有在机房使用电脑，又有自行配备用机无论在校在家，电脑资源使用十分方便；网络亦早已普及覆盖，校园网速度快且稳定，加之手机上网和无线网络覆盖区的推广，使得上网成为一件可随时随地的事，网络资源也得到最大限度的利用。这使学生网上选课系统的开发具备了充分的前提条件。目前，尽管有多家软件公司提供了与网络选课相关的各种软件，一些教务管理软件中也纳入了网络选课相关的部分，但各所学校的情况不同，这些通用软件仍存在一些无法很好满足学校具体要求或特色要求的问题，故而越来越多的高校自行组织力量研发学生网上选课系统，以期达到量身打造符合自身院校特点及要求的目的。使用学生网上选课系统成为现代教务管理工作必不可少的一部分。现今，在学生网上选课系统的架构上绝大多数均采用B/S结构。而在使用语言上，目前常用的开发选课系统的程序语言有ASP、JSP、PHP多种程序语言，其中以这三种最为常见，各有特点，可谓平分秋色；在开发过程中，也有应用UML建模的。系统的服务器一般均采用APACHE，而连接的数据库则多半采用SQL技术。13研究内容本课题的研究内容为1、作为系统的管理员，面对的是广大教师和同学,应该要能够使用添加、修改、删除教师、学生基本资料,查看选课名单等功能。而作为教师这个角色，应该能够使用修改个人信息和申报课程,查看自己的课程的学生名单等功能。其中,教师在申报课程时,应该能够填写课程的详细信息,包括面向何种专业、讲述何种内容,选修此课程可以获得的学分等等。作为学生这个角色,应该能够使用修改个人信息、选课、提交选课信息,完成选课,查看课程信息等功能。同时还希望能够解决在多个年级的同学选课发生冲突时,如何实现高年级同学先修满学分,优先级较高的问题等。2、选课算法首先对常用的选课算法进行分析，然后根据对常用的选课算法的理解和分析，提出改进的选课算法并且应用到本系统中去。3、用户认证技术系统需要多种用户同时使用，因此对用户认证技术进行研究，确保系统的安全性。14论文组织结构本文的组织结构如下第1章绪论3第一章，绪论介绍了本论文的研究背景、国内外研究现状及发展趋势、研究内容及论文组织结构。第二章，相关技术介绍了VS2010、C、SQLSERVER2008、MVC简介、动态网页技术、用户认证技术等，其中动态网页技术包括ASPNET、JSP、PHP和比较分析。第三章，选课算法的研究介绍了选课理论的分析、选课中常用的算法分析、以及本文所用到的改进的按志愿分级筛选法。第四章，需求分析介绍了功能需求分析和非功能需求分析，非功能需求分析包括性能需求分析、安全性需求分析、可靠性需求分析、可维护性需求、兼容性需求、技术性需求和先进性。第五章，系统设计介绍了设计原则、总体设计、详细设计和数据库设计，其中详细设计包括管理员功能模块、教师功能模块和学生功能模块的设计。第六章，系统实现介绍了登录功能的实现、学生功能的实现、教师功能的实现、管理员功能的实现。河北科技大学硕士学位论文4第2章相关技术简介21VS2010VS2010是有微软公司开发一种编程工具，它于2010年上市，是目前最流行的WINDOWS平台下开发环境。VS2010版本提供可视化的VS2010（VISUALSTUDIO2010），是VISUALSTUDIO的一个经典版本，相当于当年的60版。VS2010开发工具是一款以C开发语言为基础的一种开发工具，它属于微软公司，现有的技术有XNA、WPF、窗体应用程序、ASPNET、SILVERLIGHT等，在目前来说利用VS2010可以开发手机应用程序、网络游戏、窗体应用程序、三维程序以及网站等，用处非常广泛。在VS2010中IDE经过重新的设计，提高了可读性，减少了各种杂乱，针对不必要的行和各种渐变也都已经删除。同时VS2010的代码编辑器使代码更容易阅读。我们可以通过按住CTRL键，同时滚动鼠标的滚轴来进行放大和缩小操作。在VS2010中，从应用程序生成任何类型的文本文件都变的更加容易。VS2010支持了WINDOWSAZURE和微软云计算架构。助力易懂与嵌入式装置的开发。实践了当前最热门的AGILE/SCRUM开发技术，升级了测试功能和工具，同时搭载了WINDOWS7,SILVERLIGHT4与OFFICE发挥了多核并行运算的能力。22CC与JAVA虽然有着几乎一样的语法和编译成中间代码再运行的过程，但是C和JAVA有着明显的不同之处，它借鉴了DELPHI的一个特点，与组件对象模型直接集成。它是一种简单、安全、优雅和稳定的面向对象的开发语言。它由C和C衍生出来的编程语言。它继承了C和C强大的功能，同时去掉了它们比较复杂的部分，以其强大的操作能力和优雅的语法风格成为NET开发的首选语言。C所开发的程序源码和JAVA类似，它被编译成中间代码，然后通过NET虚拟机进行执行。尽管C语言拥有很多的优点，但是它也有其自己的缺点。比如在比较旧的WINDOWS平台上，C程序不能运行，因为C语言必须要以NET的运行库作为基础，不同版本的操作系统可能NET的运行库版本是不同的。而且不同的版本之间的兼容性并不是非常好，所以导致了它的致命性的弱点。C目前来说已经在WINDOWS平台中占有主角的角色。但是JAVA语言在UNIX和LINUX这些平台中大展拳脚。C作为一门高级程序语言来说，主要应用于微软所开发的平台当中，VS系列居多。C语言的特点是，它是一门面向对象的高级程序语言，它的封装性特别好，第2章SSL协议内容及研究5对于首次开发应用程序的开发人员来说非常容易上手，也简单易学。所以如果想轻松掌握一门开发语言的话，C高级程序语言是一个不错的选择。23SQLSERVER2008SQLSERVER2008是到目前为止最强大和最全面的SQLSERVER版本，它也属于微软的一种开发产品和VS2010同属一家。因此它们具有比较好的兼容性。SQLSERVER2008具有可信任、高效和智能三个特点。本系统主要适用SQLSERVER2008作为存储工具，存储网上选课系统所需要记录的数据。SQLSERVER2008推出了许多新的特性和改革，与以往的版本有很大的不同。可以说是目前为止最强大和最全面的的版本。此版本的愿望是满足数据爆炸时代应用程序的需要。在当前时代，信息储存爆炸，也出现了各种新的信息类型，例如图片、视频等等。SQLSERVER2008可以满足这些要求，它的存储类型包括XML、EMAIL、时间/日历、文件、文档、地理信息等。同时提供了数据的交互作用。具有数据的搜索、查询、数据分析、报表、数据整合和强大的同步能力。SQLSERVER2008提供了可信任的、高效的和智能的三个特点。可信任的指的是公司可以有很高的安全性、可靠性和扩展性来运行他们最关键的应用程序。高效的指的是SQLSERVER2008可以提高公司的开发效率和管理他们数据所需要的基础设施以及时间和成本。智能的指的是SQLSERVER可以提供一个非常全面的平台，当用户需要的时候可以提供给他发送观察以及信息。SQLSERVER2008可以对数据库、数据文件和日志文件等等进行加密，而且无需改动应用程序。通过加密，可以满足公司遵守规范和关注数据隐私的要求。SQLSERVER2008为加密和密钥提供了一个相当全面的解决方案，为了满足安全性的需求，公司提供给供应商安全密钥。SQLSERVER2008主要是通过主持第三方密钥管理和硬件安全模块产品这种方式，来满足需求。24MVC简介MVC框架在早期的时候主要应用于桌面程序的开发，当时网页形式的系统并不多，桌面程序比较流行，C指的是控制器，V是指用户界面，M是指业务模型，使用MVC框架的主要目的就是想把用户界面的设计和后台业务逻辑的处理分割开来进行设计和实现。这样做的好处是界面的设计与后台业务逻辑功能的实现可以同步进行，互不影响，从事代码开发的只需要进行代码的编写，从事美工活动的只需要进行美工的处理。C控制器的主要作用是为了协调前台界面和后台逻辑处理功能的一致。一旦界面的请求功能发生改变，后台就应该做出相应的处理。MVC框架也叫模型、视图、控制器框架，也就是所说的前台界面，后台逻辑处理和协调控制。通过此框架让系统的输入、输出和处理功能进行分开实现和操作。河北科技大学硕士学位论文6它们都会自动对自己的模块进行分析处理。最典型的MVC就是JSPSERVLETJAVABEAN的模式。视图视图用浅显易懂的说法就是系统的界面，也就是我们所说的用户交互的界面。传统的系统页面都是用HTML元素组成的，现阶段的系统界面技术已经很多了，不仅仅有网页版的HTML，还有FLASH、WML、ADOBE、XHTML和XML等。在MVC中，视图并不进行处理工作，它仅仅被用来进行用户输入和输出展示操作。模型模型的功能就是用来进行后台业务逻辑功能的处理工作，根据一系列的企业规则和业务逻辑规则，进行各种任务的处理功能。比如，在COLDFUSIONCOMPONENTS和EJBS这些已经开发好的框架中，数据的格式和模型是无关的，多个视图可以通过一个模型来提供数据。这样不仅可以降低代码的复杂度，还能提高代码的使用率。控制器控制器的主要功能是用来协调视图与模型之间的交互问题。控制器本身并不具有处理和输出的功能，控制器仅仅具有调用模型和接收请求的功能，最后控制器决定哪个模型用哪个视图进行输出操作。MVC框架的优点系统的实现，利用MVC框架，可以做到耦合性相对较低，业务层和视图层之间的交互性比较少，这样当视图层发生改变时，并不需要对后台的代码进行大幅度的改变。同样，后台的业务逻辑发生改变，代码的编写改变了，前台的显示界面也不需要做过多的改变，利用模型对前台的显示界面和后台的逻辑处理进行控制和协调，最终让视图和模型进行了很好的分离。MVC模型属于自包含的，视图与模型进行分离，这样很容易就能改变系统的业务规则和数据层。如果改变RDBMS数据源到LDAP或者数据库从ORACLE到MYSQL，并不需要改变前台的视图，只需要改变后台的模型即可。一旦模型正确的实现了，视图就会显示出需要输出的内容。正因为MVC结构部件的独立性，使用MVC框架建立的系统，改变任何一个部件都不会对其他两个部件造成影响。因此这种设计思想被广泛的应用到系统的开发中。25动态网页技术介绍251ASPNETASPNET是一种开发WEB程序的一种架构。它的基础的底层为网页，它支持HTML和XHTML两种网页内容。ASPNET的控件分为内置和外置两种，内置的有HTML控件和用户控件两种，外置的控件，如果需要使用它，我们需要在未使用之前添加它到VS环境中，然后就可以使用这个新控件了。如果想成为一个优秀的ASPNET程序员，我们不仅仅要掌握它的框架，明白它的原理，而且我们还要熟悉第2章SSL协议内容及研究7DHTML。同时对各种浏览器以及不同版本的浏览器都有有所了解。因为