（计算机应用技术专业论文）基于autocad工程图学考试系统的开发.pdf

湖北5 - 业大学硕士学位论文 摘要 随着计算机科学与技术的迅速发展和日益普及，尤其是a u t o d e s k 公司的专业 制图软件a u t o c a d ，其强大功能和开放体系，使得利用计算机考试系统实现无纸 化考试已经成为一种重要的考试方式。针对工程图学课程以图形为主的特殊性， 传统的工程制图考试方式已经不能适应现代考试的需要。因此结合教学大纲的基 本要求，开发一个基于a u t o c a d 工程图学的自动考试系统，准确、客观评价考生 的能力和水平是一个亟待解决的问题。 本文作者开发了一个基于a u t o c a d 工程图学考试系统，该系统具有自动组卷、 学生考试、智能评判、统计分数、打印成绩等功能。本文介绍了基于a u t o c a d 工 程图学考试系统的设计思想、若干关键技术以及实际应用系统的设计原理与实现 方法。整个考试系统由两个分支系统构成，分别是面向教师的系统管理模块和面 向考生的考试系统模块。面向教师的系统管理模块是用v i s u a lb a s i c 对m i c r o s o f t a c c e s s 关系数据库系统进行编程并用s q l 结构化查询语言进行其字段的选取。面 向考生的考试系统是基于a u t o c a d 平台的二次开发。每个模块又由若干子模块组 成。系统管理模块负责题库维护、考生管理、成绩的统计分析等任务。考试系统 模块负责考生考试的全过程，具体包括登录界面和有效性验证、试卷的生成、考 试界面、考生考试作答、答案的存放以及试卷的智能评判等功能。该系统能够有 效的实现自动考试、更加规范绘制工程图形、减轻教师的劳动强度，方便考试过 程的组织和管理。 该系统对推动工程图学课程进行全方位的计算机辅助教学，提高教学质量和 教学改革必将产生深远的意义。限于本人能力，还有很多问题可能未被提及或深 入探讨，以期抛砖引玉或以后解决。 关键词：工程图学，考试系统，二次开发，自动组卷，图形识别与评判 湖北_ t - 业大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n ta n dt h ei n c r e a s i n gp o p u l a r i z a t i o no ft h ec o m p u t e r s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h ep r o f e s s i o n a ld r a w i n gs o f t w a r ea u t o c a di n a u t o d e s kc o r p o r a t i o nh a sp o w e r f u lf u n c t i o n sa n do p e ns y s t e mw h i c hm a k e st h e c o m p u t e rt e s t i n gs y s t e mb e c o m i n g o n e i m p o r t a n tw a yt o r e a l i z et h e n o - p a p e r e x a m i n a t i o n b e c a u s eo ft h em o s tg r a p h i c sc h a r a c t e r so fe n g i n e e r i n gg r a p h i c s ，t h e t r a d i t i o n a lp r o c e d u r ec o u l dn o tf i tt h em o d e me x a m i n a t i o nr e q u i r e m e n ty e t s oi ti sa n u r g e n tp r o b l e mt od e v e l o pt h ee x a ms y s t e mb a s e do na u t o c a de n g i n e e r i n gg r a p h i c s c o m b i n i n gt h et e a c h i n go u t l i n ei no r d e rt oe s t i m a t et h ea b i l i t ya n dl e v e lo ft h e e x a m i n e e se x a c t l ya n do b j e c t i v e l y t h ea u t h o rd e v e l o p st h ee x a m i n a t i o ns y s t e mb a s e do na u t o c a de n g i n e e r i n g g r a p h i c s t h ee x a m i n a t i o ns y s t e mh a st h em a i nf u n c t i o n ss u c ha sa u t o m a t i co r g a n i z i n g p a p e r s ，e x a m i n e e s t e s t i n g ，i n t e l l i g e n ta p p r a i s i n g ，s c o r es t a t i s t i c s ，a n dp r i n t i n g t h e r e s u l t se t c t h ep a d e ri n t r o d u c e st h ed e s i g n i n gi d e a so f t h ee x a m i n a t i o ns y s t e mb a s e do n a u t o c a de n g i n e e r i n gg r a p h i c sa sw e l la ss o m ek e yt e c h n o l o g y , t h ed e s i g np r i n c i p l e a n dr e a l i z i n gm e t h o di nt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o ns y s t e m t h ea u t o m a t i ce x a m i n a t i o n s y s t e mi sm a d eu po ft w os u b s y s t e m sw h i c ha r et h ee x a m i n a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t o w a r dt e a c h e r sa n dt o w a r ds t u d e n t s v i s u a lb a s i ca n dm i c r o s o f ta c c e s s 2 0 0 0a r e s e l e c t e dt od e v e l o pt h ee x a m i n a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n ds q l ( s t r u c t u r e dq u e r y l a n g u a g e ) i sa d o p t e dt os e l e c tt h ef i e l d n l cd e v e l o p m e n tp l a t f o r mo ft h ee x a n l i n a t i o n s y s t e mi st h ei n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tv b a ( v i s u a lb a s i co fa p p l i c a t i o n ) w i t h i na n t o c a d 2 0 0 4 e a c hm o d u l ei sm a d eu po fs o m es u b m o d u l e s t h ee x a m i n a t i o n m a n a g e m e n tm o d u l eh a st h ef u n c t i o n ss u c ha st h eq u e s t i o n s d a t a b a s em a i n t e n a n c e ，t h e e x a m i n e e sm a n a g e m e n t 也es t a t i s t i c sa n da n a l y s i so ft h em a r k s e t e t h em o d u l eo ft h e e x a m i n a t i o ns y s t e ms e e sa f t e rt h ew h o l ep r o c e s so ft h ee x a m i n a t i o n i nd e t a l l - i t i n c l u d e st h el o g g i n g o ni n t e r f a c e ，t h ev a l i d i t yc o n f i r m a t i o n ，t h ep a p e ro r g a n i z a t i o n ，t h e e x a m i n a t i o ni n t e r f a c e ，t h ea n s w e rs t o r a g ea n dt h ei n t e l l i g e n ta p p r a i s i n go ft h ep a p e r s ， e t c t h ee x a m i n a t i o ns y s t e mc a ne f f e c t i v e l yr e a l i z et e s t i n ga u t o m a t i c a l l y , d r a w i n gm o r e s t a n d a r d ，l i g h t e n i n gt e a c h e r sw o r k l o a da n do r g a n i z i n ga n dm a n a g i n gt h ee x a m i n a t i o n c o n v e n i e n t l ye t c t h i se x a m i n a t i o ns y s t e mh a s g r e a ts i g n i f i c a n c e o np r o m o t i n ge n g i n e e r i n g g r a p h i c st oc a r r yo na 1 1 a r o u n dc o m p u t e ra i d e dt e a c h i n g ，t oi m p r o v et h et e a c h i n g a u a l i t ya n dt oc a r r yo nt h et e a c h i n gr e v o l u t i o ne t c t h ea u t h o rh a v e1 i m i t e da b i l i t y ，s o m a n yp r o b l e m sm a yn o tb em e n t i o n e do rr e s e a r c h e dd e e p l y t h ea u t h o re x p e c t ss h e c o u l dr e s o l v et h e s ep r o b l e m sl a t e ro n k e y w o r d s ：f 霹j n e e f i n gg i 柚e x a m i n a t i o ns y s t e m , f u r t h e rd e v e l o g n e n t , a t m m a f i cp a p e r s o r g a n i z a t i o n , g r a p h i c s r e c o g n i t i o n a n d a p p r a i s i n g i i 佩1 j l 亡工案失溶 学位论文原创性声明和使用授权说明 y 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：枨 日期：2 辟月扣日 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，即：学校有权保留 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 权湖北工业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。 学位论文作者签名：夕参荧 日期：洲年j 月和日络擀镡 狮 沙 特 嘲 湖北工业大学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章引言 1 1 1 课题题目及课题的来源 课题题目：基于a u t o c a d 工程图学考试系统的开发 课题方向：计算机应用，计算机图形学 课题来源：湖北省机械基础实验教学示范中心研究项目 1 1 2 课题研究的目的和意义 考试是教学过程中的一个重要环节，是对学生所学课程知识掌握程度和灵活 运用的综合考核，也是检验教师的教学效果和教学水平的一个重要指标【”。考试方 法是引导学生学习、促进教师教学的一个指挥棒。如何科学、客观地对学生进行 测试，一直是教育界的焦点问题之一。随着计算机技术的不断发展，利用计算机 技术取代传统的手工考试方式，是近年来计算机技术的一个非常活跃的研究领域 吲。而且利用计算机技术进行各类考试越来越普遍，这有利于考试的科学化、规范 化p j 。可以说，推广并应用计算机实现无纸化考试，是当今信息技术条件下考试方 式的一次全新的革命。 自上个世纪9 0 年代以来，工程制图c a i 课件的开发研制就不停地进行。目前已 开发出助学型、助教型、练习型、测试型等各种工程制图c a i 课件，它们的推广与 应用，为工程制图课程教学方法、教学手段的改革发挥了很大作用，从一定程度 上缓解了教学压力，提高了教学效率【。虽然在工程制图课程的计算机辅助教学过 程中，通过引入多媒体技术、虚拟现实技术等，使课堂信息有了较大的提高，教 学效果有了明显的改善。但是美中不足的是，工程图学课程的考试一直沿用传统 的考试方式，在这种方式下，组织一次完整的考试至少要经历四个步骤：人工出 卷、考生考试、人工阅卷、成绩统计。由于工程图学课程是一门量大面广的实践 性很强的技术基础课，其目的是培养学生具备绘图、看图能力和空间想象能力【5 1 。 它不仅是工科学生的必修课，在不少院校，还相继对文理科学生开设了这门课。 本课程的考试题型主要是操作性很强的主观题。在传统考试方式下教师的阅卷工 作量非常的大而且也难以严格的保证阅卷的客观正确性。还有，当考生数量比较 大时，对考生的考试成绩进行统计将是一件十分烦琐且容易出错的事情。随着计 湖北工业大学硕士学位论文 算机科学与技术的迅速发展和日益普及，尤其是美国a u t o d e s k 公司的专业制图软 a u t o c a d ( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n ) 的推出，依靠其强大的功能，占据了很大的市场 份额，在我国工程设计领域的使用也很广泛。这使计算机绘图代替手工制图成为 一种必然趋势。可以说，针对工程图学课程以图形为主的特殊性，传统的工程制 图考试方式已经不能适应现代考试的需要。为了提高制图课教学质量、减轻制图 教师劳动强度，利用计算机考试系统实现无纸化考试已经成为一种重要的考试方 式。 然而a u t o c a d 的通用性却满足不了在某一特定领域的实际应用，因此 a u t o c a d 进行合理充分的二次开发具有相当的实用意义。比如，a u t o c a d 软件并 没有自动评阅功能，不能代替老师进行阅卷。必须对a u t o c a d 进行二次开发，使 之具备考试系统所具有的功能。一般试题主要是文字信息，图形信息很少，工程 制图试题则相反，主要是图形信息，文字信息很少。因此，试题由通用绘图软件 包a u t o c a d 生成并以矢量格式存储于a u t o c a d 。这样存储，便于修改和扩充试 题库。工程图学考试系统的研究与开发意义重大，除了使学生绘制图形时更加规 范，实现无纸化考试、随机组卷、自动评卷、自动统计成绩等，还方便考试过程 的管理，节约考试过程中的开销，更重要的是此考试系统极大的减轻了教师的工 作负担和提高了工作效率，同时也提高了考试质量，增强了学生的c a d 绘图能力。 1 2 目前的开发水平和存在的问题 随着计算机科学与技术的迅速发展和日益普及，尤其是a u t o d e s k 公司的专业制 图软件a u t o c a d 的推出，依靠其强大的功能，占据了很大的市场份额，在我国工 程设计领域的使用也很广泛。这使计算机绘图代替手工制图成为一种必然趋势。 针对工程图学课程以图形为主的特殊性，传统的工程制图考试方式已经不能适应 现代考试的需要。利用计算机考试系统实现无纸化考试已经成为一种重要的考试 方式。也正因为图形识别的复杂性，目前国内还没有一个工程图学考试系统能够 真正地实现图形的识别与评判。先前的一些研究学者如张国珠，薛凌云1 6 j 在开发制 图类考试系统时，为了答题和批改方便，题库中的试题都为选择题。即客观题( 选 择题、判断题、填空题) 等题型采用的是自动阅卷。详细办法就是用学生的答案与 标准答案进行比较，比较结果一致，则答案正确，否则答案错误，实现起来比较 容易【孙。如果一个考试系统中的考题都是客观题，这样的试卷不是一份好的试卷， 仅有这类题型的试卷对测试考生的能力还存在欠缺。因此，理想的试卷针对不同 的学科还应该有主观题。而对于主观题( 问答、绘图、设计题) 等多种题型，由于 湖北工业大学硕士学位论文 它的答题特点和复杂性，都采用人工阅卷，再输送到计算机里进行成绩的统计m j 。 李广慧，贾丽娟，胡景姝1 9 】等研究的“基于网络的a u t o c a d 课程无纸化考试系统” 只是完成了理论部分的电子考试、自动判分、自动分析试卷等无纸化考试过程。 宋小春，陆载涵 1 0 】等开发的“基于w e b 的a u t o c a d 自动考试与评分系统的开发” 对考试结果正误的评判主要包含两个方面，即对操作方法和操作结果即图形的评 判根据数据的提取方法，系统一开始就对考生考试的全过程进行在线记录，动 态地提取考生的操作结果- a c t i v e x 对象的属性和方法，建立考生操作结果记录 库，最后通过考生记录库信息和相应标准库信息的匹配即可实现对考生每一题每 一个操作步骤的评判。 因此结合教学大纲的基本要求，开发一个基于a u t o c a d s i l 程图学的自动考试 系统，准确、客观评价考生的能力和水平是一个亟待解决的问题。基于此，作者 开发了一套基于a u t o c a d i 程图学考试系统。该系统具有自动组卷、考生考试、 智能评判、统计分数、打印或显示分数等无纸化考试过程，对教学即时、有效地 反馈，打破了以笔、纸为主要中介的传统模式，提高了教学效率和教学质量，保 证了考试的客观性、公正性、科学性。 t 3 本课题研究的主要内容 目前各类关于图形考试系统开发中有关图形识别、评阅的软件复用问题目前 研究很少，对本领域的可复用构件也缺乏系统的提取和利用。作者开发的基于 a u t o c a d 工程图学考试系统主要研究了以下几个方面的内容： f 1 1 基于a u t o c a d 工程图学考试系统的研究与设计 按照软件工程的思想，采取面向对象的分析和设计方法，实现了考试系统。 在整体结构上，整个考试系统由两个分支系统构成，分别是面向管理员的系统管 理模块和面向考生的考试系统模块。每个模块又由若干子模块组成。系统管理模 块负责题库维护、考生管理、成绩统计分析等任务。考试系统模块负责考生考试 的全过程，具体包括登录界面设计和有效性验证、试卷的生成、考试界面的设计、 答案的存放等。后台数据库采用关系数据库，数据库设计遵循完整性、一致性、 少冗余等约束条件。 ( 2 ) 自动组卷算法的研究 自动组卷是考试系统自动化或半自动化操作的核心目标之一，而如何保证生 成的试卷能最大程度地满足用户的不同需要，并具有随机性、科学性、合理性， 这是实现中的一个难点。一个良好的智能组卷系统对于考生考试来说起着非常重 湖北工业大学硕士学位论文 要的作用。作者探讨自动组卷算法以及选择，首先引出组卷的数学模型，组卷的 实质是一种对满足条件约束的状态空间求解的问题。根据约束的限定，分为硬约 束和软约束数学模型，通常对组卷的多约束条件，软约束更具灵活性，能较好地 反映用户对组卷的实际要求。在研究组卷数学模型的基础上，根据工程图学课程 考试的实际情况，提出遗传算法组卷。遗传算法是一种智能搜索算法，在性能上 要高于常规组卷算法比如：更易收敛，效率更高。 ( 3 ) 图形识别及判别技术 工程图学课程考试题目类型多是图形绘制、图形编辑、尺寸标注等主观题。 如何实现a u t o c a d 自动考试系统中图形数据的表示和提取以及自动评分功能是 系统开发的关键。本论文介绍了建立在a u t o c a d 平台上的工程图学智能评判系统 的架构，分析了智能评判的原理、方式及算法。系统能正确的对a u t o c a d 图形中 的直线、圆、圆弧、文本等图元和a u t o c a d 环境下所书写文本进行提取与评判。 实现智能评判是本考试系统的一个核心内容。智能评判系统中最大的突破点是能 对用户答案在任意坐标点进行评判，打破以往要从定点开始绘图的方法。对于 a u t o c a d 环境下所书写文本的自动评判，介绍了文本数据的提取，分析了文本判 别时易出现的多种情况，提出了正确的解决方法，并利用a u t o c a d 内嵌v b a 编程 环境实现了对字符的识别，包括对文本“漏填”、“错填”、“位置不对”等几种情 况的识别，并且对于任意大小，任意字体，任意区域都可评判，并可将该字符的 识别用于考试系统和作业评判系统。 1 4 论文结构安排 本论文按照以下方式进行结构组织：第一章：绪论；第二章：工程图学考试 系统的相关开发工具与技术综述；第三章：基于a u t o c a d 2 程图学考试系统的设 计与实现；第四章：自动组卷技术的研究；第五章：图形识别与评判技术：第六 章：系统总结。 4 。湖北工业大学硕士学位论文 第2 章考试系统相关开发工具综述 2 1a u t o c a d 简介 a u t o c a d 是目前微机上应用最为广泛的通用的交互式计算机辅助绘图与设计 软件包。随着科学技术的不断发展和社会的不断进步，计算机技术越来越普遍地 在各个行业中得到推广和应用。a u t o c a d 技术是企业争夺市场份额和生存发展不 可缺少的手段。现在国际国内的重要工程都实行招标方式，如果没有利用a u t o c a d 系统绘制的工程总体设计方案和相应的投标文档，连投标资格都没有。可以说 a u t o c a d 技术已成为企业进入世界市场的“入场券”i l “。a u t o c a d 的强大生命力 在于它的通用性、多种工业标准和开放的体系结构。其通用性使得它在机械、电 子、航空、轮船、建筑、服装等领域得到了极为广泛的应用。a u t o c a d 是一种非 常流行的计算机矢量绘图软件，由于其功能强大，易于掌握，受到了用户的普遍 欢迎，占领了国际上大约7 5 的市场。随着时代的发展，a u t o c a d 不断升级，除 了在易用方面继续加强外，它的实用功能也逐渐增强。从a u t o c a dr 1 4 至i j a u t o c a d 2 0 0 6 ，其各方面的功能不断的完善，i n t e r n e t 功能、完善了帮助系统、提高了硬拷 贝性能等相对大大增强，绘图及编辑功能也有了很大的改进，a u t o c a d 技术一直 处于不断发展与探索之中。应用a u t o c a d 技术起到了提高企业设计效率、优化设 计方案、减轻技术人员的劳动强度，缩短设计周期，加强设计标准化等作用。 a u t o c a d 及其图形格式，已逐步成为事实上的国际微机c a d 行业的工业标准。不 同的行业标准使得各领域在使用a u t o c a d 的过程中均需根据自身特点进行定制或 开发。越来越多的人认识至l j a u t o c a d 是一种巨大的生产力，特别是它的开放性结 构优越性，使设计与生产向数字化和无纸化方向发展u 3 。 2 2a u t o c a d 二次开发工具综述与选择 a u t o c a d 荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结构。 它允许用户和开发者采用高级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最 大限度地满足广大用户的特殊要求【l ”。自a u t o c a dv 2 1 8 版至a u t o c a d2 0 0 0 的 短短十几年问，a u t o d e s k 公司就相继推出了三代二次开发工具。其内嵌的基于v b a 和v i s u a ll i s p 的二次开发平台和数据库支持，使得a u t o c a d 的扩展能力大大增 强。可以说，a u t o c a d 的通用性为其二次开发提供了必要条件，而a u t o c a d 开 湖北工业大学硕士学位论文 放的体系结构则使其二次开发成为可能。 下面对a u t o c a d 的三代开发工具进行浅析。 2 21 第一代开发工具a u t 0l i s p a u t ol i s p 是1 9 8 6 年随a u t o c a dv 2 1 8 提供的二次开发工具。它是一种人工 智能语言，是嵌入a u t o c a d 内部的c o m m o nl i s p 的一个子集。在a u t o c a d 的 二次开发工具中，它是唯一的一种解释型语言。使用a u t ol i s p 可直接调用几乎 所有的a u t o c a d 命令。 a u t ol i s p 语言最典型的应用之一是实现参数化绘图程序设计，包括尺寸驱动 程序和鼠标拖动程序等。另一个典型应用就是驱动a u t o c a d 提供p d b 模块构成 d c l ( d i a l o gc o n t r o ll a n g u a g e ) 文件创建自己的对话框。 a u t ol i s p 具有以下优点：( 1 ) 语言规则十分简单，易学易用；( 2 ) 直接针对 a u t o c a d ，易于交互；( 3 ) 解释执行，立竿见影。 a u t ol i s p 的缺点是：( 1 ) 功能单一，综合处理能力差；( 2 ) 解释执行，程序运行 速度慢；( 3 ) 缺乏很好的保护机制，源程序保密性差；( 4 ) a u t ol i s p 用表来描述一 切，并不能很好地反映现实世界和过程，跟人的思维方式也不一致；( 5 ) 不能直接 访问硬件设备、进行二进制文件的读写。 a u t o l i s p 的这些特点，使其仅适合于有能力的终端用户完成一些自己的开发 任务。 2 2 2 第二代开发工具a d s a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ) 是a u t o c a dr 1l 开始支持的一种基于c 语言的灵活的开发环境。a d s 可直接利用用户熟悉的c 编译器，将应用程序编译 成可执行文件后在a u t o c a d 环境下运行，从而既利用了a u t o c a d 环境的强大功 能，又利用了c 语言的结构化编程、运行效率高的优势。 与a u t ol i s p 相比，a d s 优越之处在于：( 1 ) 具备错综复杂的大规模处理能力： ( 2 ) 编译成机器代码后执行速度快；( 3 ) 编译时可以检查出程序设计语言的逻辑错误； ( 4 ) 程序源代码的可读性好于a u t ol i s p 。而其不便之处在于：( 1 ) c 语言比l i s p 语 言难于掌握和熟练应用；( 2 ) a d s 程序的隐藏错误往往导致a u t o c a d ，乃至操作系 统的崩溃；( 3 ) 需要编译才能运行，不易见到代码的效果；( 4 ) 同样功能a d s 程序源 代码比a u t ol i s p 代码长很多。 湖北工业大学硕士学位论文 2 2 3 第三代开发工具 【1 ) v i s u a ll i s p ( v l i s p ) v l i s p 是a u t ol i s p 的换代产品。它与a u t o l i s p 完全兼容，并提供它所有的功 能，是新一代的a u t o c a dl i s p 语言。v l i s p 对a u t ol i s p 语言进行了扩展，可以通 过m i c r o s o f ta c t i v e xa u t o m a t i o n 接口与对象交互。通过反映器函数扩展a u t ol i s p 响应事情的能力。v i s u a l l i s p 程序可以实现对a u t o c a d 图形数据的直接访问、修 改等处理，以便对图形进行绘制、编辑等实时处理，实现图形的交互设计【1 6 l 。v i s u a l l i s p 提供了可视化编程环境，它可以检查程序中的括号对应关系，由不同颜色所标 志的语法检查系统自动进行匹配。可以帮助使用者迅速发现打字错误，提供实时 的语法检查反馈。它也能够为a u t ol i s p 源程序提供自动格式化功能。另外，在程 序中设置断点以及高亮显示正在运行的语句，可以检测程序段的运行情况，帮助 对程序的分析和排错。v i s u a ll i s p 可对源代码进行编译生成二进制代码，增加了程 序的安全性，同时加快了程序的运行速度。用户也很容易地管理多文件应用程序， 编译过的文件可以被封装成一个单独的模块。 作为开发工具，v l i s p 提供了一个完整的集成开发环境( i d e ) ，包括编译器、 调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率。另外，v l i s p 还提供了工具用于 发布独立的应用程序。 ( 2 ) a r x a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) 是a u t o c a dr 1 3 2 _ 后推出的一个以c + + 语 言为基础的面向对象的开发环境和应用程序接口。它提供了以c + + 为基础的面向对 象的开发环境及应用程序接口，能真正快速地访问a u t o c a d 图形数据库【”j 。a r x 程序本质a z w i n d o w s 动态连接库( d l l ) 程序，与a u t o c a d 共享地址空间，直接调用 a u t o c a d 的核心函数，可直接访问a u t o c a d 数据库的核心数据结构和代码，以便 能够在运行期间扩展a u t o c a d 固有的类及其功能，创建能够全面享受a u t o c a d 固 有命令特权的新命令。a r x 程序与a u t o c a d 、w i n d o w s 之间均采用w i n d o w s 消息传 递机制直接通讯。 a u t ol i s p 、a d s 、a r x 都是a u t o c a d 提供的内嵌式编程语言。a u t ol i s p 和 a d s 都是通过内部进程通讯( i p c ) 来和a u t o c a d 通讯，它们与a u t o c a d 是相互分 离的过程，而a r x 以d l l 形式与a u t o c a d 共享地址空间。因此，与前两者相比， 其速度更快、运行更稳定、更简单。由于是在w i n d o w s 及v c + 十编程环境里运行， 所以，对开发者的编程能力要求较高。 o b j e c ta l e x 应用程序以c + + 为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数据 可封装性、可继承性及多态性的特点，用其开发的c a d 软件具有模块性好、独立 湖北工业大学硕士学位论文 性强、连接简单、使用方便、内部功能高效的实现以及代码可重用性强等特点， 并且支持m f c 基本类库，能简洁高效地实现许多复杂功能。 这里顺便提一下a d s r x 。a u t o c a dr 1 4 的开发环境a d s r x 是a r x 的一个 子集，它等效于a d s 。使用a d s r x ，能够用c 语言编写基于a m o c a d 的程序， 也能很方便地将a d s 程序移植为a r x 程序。可以说，a u t ol i s p 着眼于应用程序 的交互性，a d sc c + + 着眼于应用程序的综合性，而a r x 则着眼于应用程序的智 能性。 ( 3 ) 基于a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术的v b a 等开发工具 a c t i v e xa u t o m a t i o n 是一套微软标准，以前称为o l ea u t o m a t i o n 技术。该标 准允许通过外显的对象由一个w i n d o w s 应用程序控制另一个w i n d o w s 应用程序， 这也是面向对象编程技术的精髓所在。a u t o c a d 从r 1 4 开始增加了作为 a c t i v e x a u t o m a t i o n 服务器应用程序的功能，使得许多面向对象编译语言和应用程 序可以通过a c t i v e x 与a u t o c a d 进行通信，并操纵a u t o c a d 的许多功能。 a c t i v e x a u t o m a t i o n 服务器应用程序是通过自身对象的属性、方法、事件外显 其功能。对象是服务器应用程序的简单而抽象的代表。不管是用v b 、v c 、 o f f i c e v b a 等从外部，还是用a u t o c a d v b a 从内部对a u t o c a d 进行二次开发， 都是通过调用a u t o c a d的对象体系结构来进行的。 a u t o c a d2 0 0 0 a c f i v e x a u t o m a t i o n 技术将a u t o c a d 2 0 0 0 的各种功能封装在 a u t o c a da c t i v e x 对象中，供编程使用。a u t o c a d2 0 0 0 中提供的所有对象组成一 个树形结构，最高层是a p p l i c a t i o n 对象，其它对象都是它的后代。为了得到一个 特定的对象，必须从a p p l i c a t i o n 对象对其子孙进行遍历，直到找到该特定的对象。 a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术的完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了 强大的开发能力和简单易用的优良特点，开发工具的选择也具有很大的灵活性。 所以，利用a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术，是极具潜力的一种开发手段，为a u t o c a d 的二次开发提供了一个崭新的天地【l 。 2 2 4a u t o c a d 二次开发工具的选择 以上对a u t o c a d 的三代开发工具分别作了简要介绍。从中可以看出， a u t o c a d 的二次开发工具真是“长江后浪推前浪，一代更比一代强”。目前，第一 代的a u t ol i s p 已能被第三代的v l i s p 完全替代；第二代的a d s 在a u t o c a d2 0 0 0 中已不再支持；所以，第三代开发工具将成为今后a u t o c a d 二次开发的必然选择。 而在第三代工具中具体选择哪一种，笔者认为，主要还应根据用户应用程序的需 要和开发人员的编程经验。在此选择由a u t o c a d 软件内部提供的v b a 集成开发 湖北_ t - 业大学硕士学位论文 环境。 2 3v b a i d e 简介 v b a i d e 即v b a 集成开发环境。由a u t o c a d 软件内部提供。 v b a 其全称是v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ，它的魅力来自两个方面：第一， 与v b 有着几乎相同的开发环境和语法，具有功能强大和易于掌握等特点。第二， 在于它的f o r a p p l i c a t i o n 功能，即它的针对性非常强。它驻留在主程序的内部，使 其结构精简，且代码运行率非常高。总之，v b a 适用于专业和非专业的开发人员 使用，具有十分广阔和应用前景。 v b a 最早是建立在0 m c e 9 7 中的标准宏语言，由于它在开发方面的易用性且 功能强大，许多软件开发商从微软公司购得v b a 的使用许可，将其嵌入自己的应 用程序中，作为一种开发工具提供给用户使用。a u t o d e s k 公司自它的a u t o c a d r 1 4 0 1 版开始，内鼍了v b a 开发工具。 在a u t o c a d2 0 0 4 中使用的v b a 是基于v b 6 3 版本、完全面向对象体系结构 的一种编程语言。换言之，作为主程序的a u t o c a d 根据自身的特点，提供对象体 系结构，然后均可用相同的v b a 格式调用，因而可以说v b a 是一个万能的开发 工具。当然，主程序能开发的功能到底有多强大，与它所提供的对象体系有直接 的关系，但v b a 的强大开发能力却是不容置疑的。 下面是v b a 的主要功能【1 9 1 如下： ( 1 ) v b a 可提供强大的窗口创建功能，为应用程序建立对话框及其他界面。 ( 2 ) 可创建自己的工具条。 ( 3 ) 可建立功能强大的模块级宏指令，宏名实质上就是模块的过程名。 ( 4 ) 提供建立类模块的功能，这对开发大型工程非常有用，因为类可以提供重 用组件，另外，对于a u t o c a da c t i v e x 技术中的应用程序和对象级事件的调用， 将使用类模块。 ( 5 ) 具备完善的数据访问与管理能力，通过a d o 或d a o ，可以对a c c e s s 数 据库或其他外部数据库( 像s q ls e r v e r ，d b a s e 等) 实现访问与管理。此功能e e 直接使用a u t o c a d 的数据库管理系统更方便，且功能强大。 ( 6 ) 可以使用s q l 语句检索数据，与a d o 或r d o 结合起来，能够建立客户机 i n 务器级的数据通信。 ( 7 ) 能够使用w i n 3 2a p i 提供的功能，建立应用程序与操作系统之间的通信。 v b a 的功能与v b 所实现的功能几乎一样，从语言结构上讲，v b a 是v b 的 湖北工业大学硕士学位论文 一个子集，它们的语法结构是一样的，外观的明显区别是，v b a 所有的功能尽管 与v b 一样，但不如v b 的多。实际上，这种区别只是一种表面现象，因为v b a 和v b 都具有往其工具箱中不断添加外部控件的能力。从理论上讲，v b a 总能达 到它所希望的功能。它们真正本质上的区别在于v b 是一个独立的开发工具，它不 需要依附于任何应用程序，它有自己完全独立的工作环境和编译、连接系统。v b a 则不然，它没有自己独立的工作环境，它必须依附于某一应用程序，比如o f f i c e 、 a u t o c a d 等，离开主应用程序，v b a 将不复存在。 正是由于v b a 与主应用程序的这种关系，使得它与主程序之间的通信变得简 单而高效，v b a 中的代码完全是在进程内执行的。尽管v b a 的代码目前在 a u t o c a d 以解释的方式执行，但它与a u t o c a d 完全共享内存空间，所以执行速 度比用c 语言开发的a d s 应用程序还要快。同时由于它是v b 的子集，其语言结 构十分简洁，主程序可根据自己的需要，在嵌入时安排v b a 的侧重点。 2 4 数据库的选择 2 4 1 数据库系统的相关概念 所谓数据，通常指用符号记录下来的、可以识别的信息。信息与数据之间存 在着固有的联系：数据是信息的符号表示或称为载体；信息则是数据的内涵，是 对数据语义的解释u 。 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。数 据库能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独 立性等特点。 数据库系统是一个存储、维护数据和为应用系统提供数据的软件系统，是存 储介质、处理对象和管理系统的集合体。它通常由维护数据库的软件、数据库( 数 据存储) 和数据管理员( 管理数据库的人) 组成。其软件主要包括操作系统、各种宿 主语言、实用程序以及数据库管理系统。 对数据库的操作都是由数据库管理系统完成，所以数据库可以独立于具体的 应用程序而存在。也正是因为数据库独立于应用程序的特点，数据库可以为多个 用户所共享。因此，数据的独立性和共享性是数据库系统的重要特征。数据共享 节省了大量人力物力，为数据库系统的广泛应用奠定了基础。数据库系统的出现 使得普通用户能够方便地将日常数据存入计算机并在需要的时候快速访问它们， 从而使得计算机走出科研机构进入各行各业、进入家庭。 数据库系统主要包括数据库管理、数据模型、数据库语言、查询处理及其优 湖北工业大学硕士学位论文 化技术、数据的安全性( 存取控制、可恢复性) 、事务管理( 并发控制) 等内容。 2 4 2a c c e s s 数据库 a c c e s s 数据库是微软公司开发的一套面向小型用户的桌面关系数据库管理系 统，是微软o f f i c e 办公套件的重要组成部分【2 ”