基于BS的自动排课系统毕业设计正文

济南大学毕业设计 - I - 摘 要 随着社会的发展，在现在的社会，信息的各种操作都需要通过计算机软件来完成。当今，素质化教育也在校园内不断地得到深化。自动排课模式也在许多的学校内开始遍布了，而传统的教学模式渐渐被取代了。自动化排课系统，可以满足学校教务处对于排课管理的需求，减少教务人员工作量的同时降低排课中的并发和错选等问题。学生通过网页可以随时随地进行选课，节约了大量统计时间；教务人员通过设置排课规则快速的完成课程的安排，易于调整修改；教师可以快速方便的安排课程信息。该系统采用数据集中管理、统计分布式管理。 自动排课系统的系统 设计是基于 术的，它具有灵活的一体化发展战略，圆满完成了整个系统的全面设计。自动排课系统，采用一个简单的界面，操作方便，灵活，实用，有效的简化了自动排课管理系统的过程，大大提高了自动排课系统的效率，使之更加系统化体系化、标准化、自动化，具有优良的可用性、可靠性和安全性。该系统采用标准的层架构，包括表示层、控制层和业务层三个部分，降低了系统开发的复杂性。这个项目具体是运用了 高系统的运行性和安全性，并且方便了后期的维护和操作。系统主要实现了教师列表、班级列表、学生列表、教师列表、课程列表 、排课列表、管理员列表等功能模块，具有良好的实用性。 关键词 ：自动排课； B/S 模式； 南大学毕业设计 - of in of of is in to of of at a of of by to a is SP it a of a of a to of to it VC of SP to is to of of of B / S 南大学毕业设计 目 录 摘 要 . I . 绪论 . - 1 - 题研究背景及意义 . - 1 - 题研究现状 . - 1 - 课题主要工作 . - 2 - 2 系统相关技术 . - 3 - 2术 . - 3 - 式 . - 3 - ，计算机的诞生与发展将人类带入到一个全新的领域中，如今已经成为解决很多工程问题的必要途径。早在 60 年代，人们就开始研究如何使用计算机来解决排课问题，减少人工排课的劳动量并减少排课错误。现在是 21 世纪，全球范围内的互联网技术都有了极大的进步，这让许多人不会收到时间和空间上的各种限制了。利用 术来解决生活中遇到的各种问题成为趋势。 排课系统是时间表问题（ 一个 分支。这是个 全问题，由于 P/题还未解决，只能不断的摸索近似算法来得出近似的最优解。这个问题涉及到多种因素，是一个多重条件下的组合优化问题。由于涉及的参数多以及内部关系复杂等原因，传统人工排课的出错率一直很高。随着我国科研的发展，高等院校的专业和课程都在快速增长，极大程度上增加了排课系统的难度。同时随着人本教育思想的普及，鼓励学生自主选课也在国内推广开来，使得现代排课问题在收集数据和准确排课上变得更加复杂。 基于 自动化排课系统，可以满足学校教务处关于排课工作的需求，减少教务职员工作量的同时 降低排课中的并发和错选等问题。学生通过网页可以随时随地进行选课和查询自己的课程信息，节约了大量统计时间；教务人员通过设置排课规则快速的完成课程的安排，易于调整修改；教师可以快速方便的查看自己的课程的上课情况。该系统采用数据集中管理、统计分布式管理。 题研究现状 排课这个难题的探索开始于 20 世纪 60 年代。 1963 年， . 仅限于基本的数学建模，并没有开发出可使用的软件。之后人们开始使用图形着色算法来模型解决这个问题。可是用这方法所花 费的时间越来越大，所以，有许多的算法来探索这个问题。 在 70 年代， 始试图使用启发式搜索的方法。到了 80 年代， 时 用了禁忌搜索的方法来解决这个问题。 90 年代，由于大量的算法被发现，这个问题的研究得到了进一步的发展。另一方面， et 过模拟退火的方法来解决。同时， et 一所大学的案例中展现出使用基于约束推理的方法。在这个时期中关于排课研究的活跃归功于在 1995 年举办 的第一届国际自动化排课实践与理论大会（ 同样在这个时期，遗传算法也开始被使用在排课问题中。进入 21 世纪，这项研究在继续发展。基于约束的程序设计、混合启发算法（ 济南大学毕业设计 - 2 - 课题主要工作 在本文中，基于开发面向对象软件的过程中，对系统的需求分析以及具体实施过程都进行了较为完善的介绍，在本文中本人的具体工作如下： （ 1） 对系统进行需求分析。对 自动排课 系统的需求进行分析以了解系统的基本特征和想要实现目标，并且对系统用户的特性进行分析，并分析业务流程以及梳理系统非功能性需 求和功能需求。 （ 2） 选择适当的技术解决方案。搭建一个系统开发平台，并对系统实施所涉及到的关键技术进行研究。根据实际、开放以及开源的原则，设计出既能够保证需求，而且开放源代码的以及可扩展的架构体系。 （ 3） 系统的设计和实施。该系统的设计原则基于 设计思想，使得系统中，逻辑和数据存储在一个单独的状态下。 业务流程和系统的用户角色进行了详细的研究，以及系统的机制设计和系统的具体实现进行了详细的介绍。 （ 4） 测试系统。在 节 中，对系统的测试过程进行了 具体的 介绍。 济南大学毕业设计 - 3 - 2 系统相关技术 2术 术，即 平台企业版（ 是一种B/S 模式的体系结构。 术一般分为四个等级，其中 现层和业务逻辑层，两层是 核心层次。 势： 式 式（三层架构模式）（ 软件工程中的一种软件架构模式，把软件系统分为 型）、 图）和 制器）三 个基本部分。 ，编辑，维修的需要在服务器端解决。 B/S 架构也提供了一个均质机，网上异构网络，异构应用服务的联机，统一的开放服务最现实的基础。 B/S 系统包括：表示逻辑层，控制逻辑层，数据展现层，三层是相对独立又相互关联。 据库技术 在软件项目中，通过使用数据库进行数据处理，可以保证数据的独立性，一致性和安全性，系统提供对数据的访问效率，并为程序员减少应用程序的开发时间。不同的数据库有各自的优缺点，此处不做具体介绍。 使用 仅在开发程序的时候有利 于开发，而且在后期维护扩展的时候又简洁。所以， 以很好的胜任这个自动排课系统的数据库。 章小结 本章主要是介绍一下自动排课系统用到的一些技术，针对系统中使用到的技术做了一下简单的介绍。 济南大学毕业设计 - 4 - 3 系统需求分析 统 总体目标 （ 1）数据共享 推进自动排课管理系统的数据校验和数据共享规范化和制度化建设，对自动排课管理系统数据查询的精度和效率进行提升。 （ 2）实现了自动排课系统业务的各种功能 系统主要实现了教师列表、班级列表、学生列表、教室列表、课程列表、排课列表、管理员列 表等功能模块，具有良好的实用性。 （ 3）实行现代化的管理手段 该系统应具有界面清楚，操作简便；不同系统的角色有着不一样的操作权限。该自动排课系统应该是基于 需要有一台能够联网的设备就可以实现对网站的管理。 统可行性分析 作可行性分析 系统的登录界面简单和友好，采用常见的界面窗口的登录界面，而网站的开发则采用的是较为常用的 术。这些策使得用户不需要很长的时间就能够快速熟悉系统，并掌握系统的操作方法。此外，为了方便系统管理维护人员，用户登录系统后会给出了一些提示，让这 个自动排课系统能被更多的人简单方便的运用起来。 术可行性分析 (1) 硬件可行性分析 系统的硬件要求方面不存在特殊的要求，只需要在普通的硬件配置就能够轻松的实现，只是需要确保系统的正常工作即可，以及拥有较高的效率。如果有特别低的硬件，它可以导致系统的低性能以及效率低，从而导致整个网站的运行不顺畅。以目前普遍的个人计算机的配置而言，这是十分容易实现的。所以，本系统的研发在硬件的问题上是可行的。 (2) 软件可行性分析 言提供的动态模型相似的理由的共同机制，设计更集中。另外，在使用 言可以很容易 实现模块化和存储信息。此外，代码复用，也可以很好的体现。因此，考虑到系统的实际情况，选择 为本系统开发语言的时候。通过上述分析，该系统的设计实现在软件方面是可行的。 因此，我们进行了三个方面的可行性研究，可以看出，该系统的开发是没有问题的。 济南大学毕业设计 - 5 - 统功能需求分析 系统主要包括管理员、学生和教师三个角色，不一样的角色拥有着不一样的权限。 （ 1）管理员：管理员具有的权限主要实现了教师列表、班级列表、学生列表、教师列表、课程列表、排课列表、管理员列表等功能模块的管理； （ 2）学生：学生进入系统后主要实 现了我的课表、可选课程列表、已选课程等功能模块； （ 3）教师：教师登录系统具有的权限是对我的课表、我的课程等功能模块的查看。 其中学生和教师都不能对自己事先录入好的资料进行更改，只具有查看的权限。学生和老师的信息只能通过管理员的权限进行增添操作和修改操作，只有管理员有足够的权限，目的是为了管理员能更加简单有效地管理整个排课系统并且让系统运行更加良好。该自动排课系统新添加的一个功能模块是学生进入系统后多了一个选课功能模块，学生可以选择自己班级没有上的自己有感兴趣的课程，这一选课过程只能在排课结束之后才能进行操 作。学生和教师共同都具有的功能就是对自己课表的查询和对特定时间的空教室的查询。 统非功能需求分析 （ 1）可靠性需求 可用性：一般用户按照网站提小便可完成日常操作，界面设计合理，使用方便。 平均故障间隔时间 ( 6 个月，支持 7*24 小时的服务。 平均修复时间 (这个系统遇到问题停止运作的时间应该控制在 1 小时之内。 （ 2）完整性需求 要求各种数据的完整性，规定的数据信息的记录内容不能为空，各种数据间联系应保持正确，同一个数据在不同记录中所保持的一致性。 （ 3）性能需求 页面响应时问应 该控制在一定的时间范围内 ;系统支持在同一个时间段内一起在线操作的用户至少要有 500 名。 （ 4）精度需求 系统的部分功能对数据的精确度有所要求，对于系统的浮点型数据，其数据信息的精确成都至少应该要达到小数点后面 2 位数。 （ 5）易用性需求 系统的使用人用来学习系统的操作时间不能太长 ;界面设计应为友好、简单、清晰的可视化操作界面；目有相应的操作提示与帮助。 （ 6）安全性需求 系统要设置用户的合法性，既给每个用户分配不同的帐号，并且要求用户为帐号设置符合要求的密码。而且，系统也要分级别设置用户的权限，不一样的权限所 拥有的访问资济南大学毕业设计 - 6 - 格是各不相同的，保证系统的安全稳定的运行。 统开发环境与开发工具 系统开发环境主要从开发平台、开发语言、所使用的数据库软件、设计工具以及辅助工具等几个方面来介绍。 开发平台： 发语言： 数据库软件： 南大学毕业设计 - 7 - 4 系统设计与实现 在设计体系的时候要做到全方位的站在用户的立场上考虑问题，让最终的产品能够顺应大众用户的需求。这一章节将重点突出对于体系的结构框架的设计描述上，以详细的标明每一个数据库的主体结构框架。 统设计目标和原则 系统的架构设计，要能够反映出用户与整个系统模块的接口之间存在有效互动，而且应该是非常清楚的，从而才能够保障在后期系统真正实现的时候数据的扩展性和安全性，只有设计出的系统实现这个目标才能有一个更好的扩展空间量，以适应企业未来的发展。 整个系统的设计中，系统必须满足以下要求： （ 1）数据安全性 存储有关隐私权的自动排课系统问题的系统数据，需要确保数据的安全性，在网站设计时必须要采取安全防范措施，以解决潜在的安全问题。 （ 2）柔软性 由于这个自动排课管理系统涉及到范围广泛的业务，设计出的系统必 须能够处理接受变化的能力。 （ 3）扩展性 随着自动排课系统管理需求的不断变化，自动排课系统也一定会有功能的更新和扩展，这就要求在一开始设计程序的时候就应该想到之后要添加新的功能和业务时候的方法。 从实用的方面来看，系统必须满足系统的以下原则： （ 1）可靠性 在实际使用的过程中系统都会设计到很对需要进行保密的数据，系统出现一些漏洞将这些信息泄露出去将会对用户产生很大的损失，所以我们必须大力确保系统是可靠的。 （ 2）经济效益 由于这是一个教学用途网站，设计网站的目的是为了更好的方便老师和学生，因此需要对系统开 发的成本和效益进行考虑。 统架构设计 系统架构的整体设计是一个将一个庞大的任务细分为多个小的任务的过程，这些小的任务分段完成后，组合在一起形成一个完整的任务。它具体的工作步骤是： （ 1）系统被分解多个子模块 （ 2）对各个子模块的功能进行预先的设计 （ 3）对各个子模块之间的逻辑关系进行设计 （ 4）对各个模块的界面以及模块间信息的传输进行设计 济南大学毕业设计 - 8 - 在整个设计过程，以确定可能的具体方案达成每一个小的最终目标，对于每一个小的目标而言，我们必须先了解一些相关的需求分析的信息。然后对系统进行初步的设计，并对其逐渐 进行优化，然后根据之前整理收集的各种信息设计出系统的整体框架。系统的框图如图 示。 管理员课程列表排课列表管理员列表教师列表班级列表学生列表教师列表学生教务选课管理系统教师我的课表我的课程可选课程列表已选课程我的课表图 统运行框架图 由图 析所示，系统主要包括管理员、学生和教师三个角色，管理员主要实现了 专业 列表、 教室列表、 班级列表、学生列表、教师列表、课程列表、排课列表、管理员列表 、空教室查询和专业课表查询 模块；学生登录系统主要实现了我的课表、可选课程列表、已选课程等功能模块；教师登录系统实现了我的课表、我的课程等功能模块。 济南大学毕业设计 - 9 - 据库设计 据库的选定 目前主流的大型数据库的 务器， 本系统是一个相对较小的系统，因此选择了 。 一个关系数据库中，关系型数据库引擎进行数据和结构数据，以提供更安全可靠的存储功能。 微软的 统和新的开发工具包（包括商业智能开发套件），可以有效地整合。 据库概念模型设计 数据库的模型即系统的实体 关系模型。自动排课管理系统的整体图如图 示。 学生 教师查询排课包含课程包含查询排课管理员管理分类管理理专业 教室图 动排课管理系统的 整体 图 然后根据具体的功能需求，对本系统的 进行细化从而得到几种实体 下为部分实体 （ 1） 学生用户实体，如图 示。 济南大学毕业设计 - 10 - 学生级学号密码性别姓名 登录名称图 生实体图 学生用户在是管理员的界面添加和修改的。添加和修改的时候，主要的元素有：班级信息；学生学号，长度要求不超过 500 字符；登入名称（ 长度要求不超过 11 字符；密码，长度不超过 500 个字符；名称，不超过 500 个字符的长度 ；性别；联系地址，长度不超过 500 字符，可以为空。 （ 2）班级类实体图，如图 示。 教室编号教室容量 名称图 级类实体图 教室类的主要元素有：班级编号，长度不超过 11 字符；教室名称，长度不超过 10 字符；教室容量，长度不超过 10 字符。 （ 3）课程类实体图，如图 示。 济南大学毕业设计 - 11 - 课程编号名称任课教师每周课时总课时图 程类实体图 课程类主要的元素有：课程编号，长度不超过 11 字符；课程名称，长度不超过 50 字符；任课教师，长度不超过 11 字符 ；总课时数，长度不超过 10 字符；每周课时，长度不超过 10 字符；所属专业，不超过 500 字符。 （ 4） 教师类实体图，如图 示。 图 师类实体图 教师类主要元素有：教师工号，长度不超过 11 字符；登录名称，长度不超过 11 字符；密码，长度不超过 500 字符；姓名，长度不超过 500 字符；性别，长度不超过 500 字符；联系电话，长度不超过 250 字符，可以为空；邮箱，长度不超过 250 字符，可以为空；出生日期，长度不超过 250 字符，可以为空；联系地址，长度不超过 250 字符，可以为空。 （ 5）班级类实体图，如图 示。 济南大学毕业设计 - 12 - 图 级类实体图 班级类主要元素有：编号，长度不超过 11 字符；名称，长度不超过 500 字符。 （ 6）专业类实体图，如图 示。 图 业类实体图 专业类主要的元素有：名称，长度不超过 11 字符；备注，长度不超过 500 字符，可以为空。 据库逻辑设计 本系统主要用到了多张数据表，部分表单如下。 （ 1）学生信息表。 表 生信息表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 ID 1 否 班级 00 否 学号 00 否 登录名称 00 否 密码 00 否 姓名 00 否 性别 00 否 联系地址 00 是 济南大学毕业设计 - 13 - （ 2）教室信息表。 表 室表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 编号 1 否 名称 0 否 教室容量 0 否 （ 3）课程信息表。 表 程表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 编号 1 否 名称 0 否 任课教师 1 否 总课时 0 否 每周课时 0 否 所属专业 00 否 （ 4）教师信息表。 表 师信息表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 教师工号 1 否 登陆名称 1 否 密码 00 否 名姓 00 否 性别 00 否 联系电话 00 是 邮箱 00 是 出生日期 00 是 联系地址 00 是 济南大学毕业设计 - 14 - （ 5）班级信息表。 表 级信息表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 编号 1 否 名称 00 否 （ 6）专业信息表。 表 业信息表 字段名称 数据类型 长度 是否可以为空 名称 00 否 备注 00 是 济南大学毕业设计 - 15 - 5 系统详细设计与实现 据库连接实现 服务器端程序采用 架来访问数据库：以下是 架 连接数据库的配置文件，该配置是针对 架的连接数据库的配置。数据库连接实现代码： * * 00 济南大学毕业设计 - 16 - 1 统登录实现 系统登录界面效果如图 示。其中登录角色有：学生、教师、管理员。不同的角色拥有着不一样的权限，其中管理员拥有最高权限可以对学生和教师角色进行添加和修改，而学生和教师都只具有查询的权限。 图 统登录界面效果 系统登录实现的代码如下： 00); e) / ; ; 济南大学毕业设计 - 17 - if(=0) ; ; ); 统功能模块实现 理员功能模块的实现 管理员主要实现了教师列表、班级列表、学生列表、教师列表、课程列表、排课列表、管理员列表、空教室查询、分专业课表的查询功能模块。由于功能较多，这里只挑选重要功能进行讲解。 （ 1）教师列表功能模块 教师列表模块主要实现了管理员编辑、删除、查询和添加教师信息的操作，教师列表功能模块的实现如图 示。在添加新的教师的时候不用设置教师所上的课程和所教的班级学生，而是在课程添加的时候选择这门课程 的任课老师是谁。 图 师列表模块实现界面 济南大学毕业设计 - 18 - （ 2）班级列表功能模块的实现 班级列表模块主要实现了管理员查