计算机软件基础大作业--考试管理系统分析与设计

1、计算机软件技术基础课程设计设计题目： 考试管理系统分析与设计班级：自动化学号：08210030145姓名：夏新月指导老师：秦学勇引言世界经济的快速发展和计算机技术的日益成熟，计算机被应用到人类活动的各个领域，各种应用软件也相继问世，这其中有相当一部分 是管理软件。使用管理软件自然是为了方便人们对一些事物进行管理， 而有些软件功能比较单一或已经过时，不能满足当今社会的需要，这 就要求我们要跟上时代的步伐，不断的去创新和完善。如今各大、中院校的学生或计算机爱好者都在热情高涨地学习计算 机语言，而且在学习过程中或学习到莫一阶段后，都要对已掌握的知 识进行练习和测验。这需要对已有的大量试题进行有条件的

2、选择，然 后再做一般的练习和做成试卷。然而，这种普及的学习计算机语言是 近些年才有的，根据调查得知，学习者在巩固知识和检验自己水平时 作的试题练习，主要方式是基于在书本上寻找合适的试题，然后再到 书面上去完成试题，最后再对照正确答案，教师在给学生由试卷时也 基本是以上方式。这样选择由于试题繁多，不易查找；选题、对照答 案、评分或选题、排版，由卷这一过程会浪费很多时间。而且很多试 题分散在各个书本上，不能集中在一起。基于此问题，我认为有必要建立一个考试管理系统，学生信息管理和试题选择及管理工作规范化，系统化，程序化，提高试题处理的 速度和准确性，能够快速、准确、有效的对试题进行需要的操作第一章

3、概述1.1 目的和意义1.2 程序功能介绍1.3 程序框图1.4 考试管理系统结构图第二章系统需求分析2.1 整体需求分析2.2 命题子系统的分析2.3 考试子系统的分析2.4 阅卷子系统的分析2.5 查询子系统的分析第三章随机抽题算法设计第四章客观机器阅卷算法设计4.1 系统需求分析4.2 系统总体设计4.3 选择题阅卷模块4.4 填空题阅卷模块第五章结束语第六章参考文献第一章概述1.1 目的和意义一个学校，考试管理是学校一项重要工作。考试管理无论是哪个学校都要进行的工作。计算机管理信息、试卷、题库档案，日常办公，实现无纸化办公，分析题库现状通过强大的查询和索检高效的索检出 数据，提高办事效

4、率。因此，开发这样一套考试管理软件成为很有必要的事情，在下面的内容中我介绍一下我的考试管理系统，并谈谈其开发过程和所涉及到的问题及解决方法。1.2 程序功能介绍考试管理系统主要包括命题子系统，考试子系统，阅卷子系统和查询子系统。主要涉及的信息数据包 括系统管理员信息、系部信息、班级信息、学生信息、教师信息、考试信息和各种题库等数据，设计的操 作主要包括信息数据的管理，为考试定制试卷、试卷管理等管理操作。功能包括：1）基本信息管理：包括对系统管理元登录信息、系部信息、班级信息、学生信息、教师信息的录入、 修改和删除等功能。2）试卷管理：包括创建的试卷数据的删除、添加、修改，定制考试试卷、选择考试

5、试卷、输出考试试 卷等功能。3）题库管理：包括对选择题、填空题、单选、多选题题库的管理功能。1.3程序框图就也"试生医温根K试铺导t河1.4考试管理系统的结构图第二章系统需求分析2.1 整体性需求分析考试是教与学最直接、有效的检验手段，利用计算机进行考试，要求考试系统能够满足 “教”的主体（老师）与“学”的主体（学生）的实际需求。我们可以简单的用流程图描绘出这种关系如下：在需求分析中我们经常采用结构化的分析思想：自顶向下，逐步求精 利用关系模型建立简单的图形进行设计的分析。再进一步进行分析：其数据图层如下所示2.2 命题子系统的分析在该子系统的设计，要考虑到命题库的特点及其类型。其大

6、致可分为两类：主观题部分 和客观题部分。在教师登陆时，需要输入相应的指令，据此，可以分析教师在该子系统中的一个属性。 通过登陆到系统中从而进行命题。教师的属性可以用关系模型来表示：如下所示：数据的需求：如题目的录入与随机的组合，用数据字典（DD记录数据。该子系统完成主观题与客观题两部分的录入，组合成试题库，老师登陆管理后，可以在 该系统内进行题目的更改和增加，完成命题的功能。在客观题部分，可以将不同题型题目输 入进去；如填空题和选择题，然后再把标准的答案分装进去。主观题部分，对于题目给出的 答案只能作为参考，真正考试阅卷时，需对不同的考生进行不同的阅读。2.3 考试子系统的分析此模块的功能是学

7、生窗口，学生登陆考试子系统，进行考试。在考试子系统中，其需要 有识别考生的功能，并记录考生的考试状况，以便后面子系统的设计查询。对学生这个实体而胃，可以用如下的一个关系模型来表示:学生属性图在考生登陆该系统进行考试后，考试系统能完成随机抽题的功能，试题可自动生成，例 如题目可以设置为选择题，判断题。其属性也可以用关系模型来表示（如下图所示），在考试结束后系统会保存考生的答题及试卷，然后送至阅卷子系统进行评分2.4 阅卷子系统的分析在此模块内，系统会自动对填空题、选择题以及判断题进行确定，评分, 该环节包括了对考试子系统生成考生文件的核对，完成评分功能。那么在阅卷 子系统中，就必须要对标准答案进

8、行保存，并能够在考试子系统送来的文件后 进行比较判断考生的答案是否正确。以上属于客观题评分部分，那么对于主观 题，可以要求教师登陆系统，抽出考生的试卷，参照给出的标准答案进行人工 的评分阶段。当完成主观题和客观题部分，提示完成阅卷并自动生成考试成绩 文件，可以供考生查询。2.5 查询子系统的分析在考生登陆该系统后，根据考生的信息，可以查询考试成绩。对于成绩可 以用如下（见下图）的关系模型来表示。查询子系统模块中，系统要有识别考生信息的功能，能够把在阅卷子系统 中产生的考试成绩文件调入该查询模块系统，可以供考生查询。以上各部分完成了四个子系统的功能模块的需求性分析，对不同的模块进 行可功能的分工

9、，相互之间却又建立着紧密的联系。总体上完成了对该考试管 理系统的需求性分析与设计要求的规划。第三章随机抽题算法设计随机抽题是很多有关考试软件经常会遇到的问题，设相关题库中有n道题，要从中抽取m ( m<=n )道题，这要首先产生 m个随机数。在C语言中，一月的做法是：int *intArray;int i;time_t t;intArray = malloc(m*sizeof(int);/*time(&t) 将获取当前时间，srand把当前时间作为随机数的种子*/srand(unsigned) time(&t);/*依次产生m个随机数*/for(i=0; i<m;

10、i+)intArrayi = rand() %n;free(intArray);这样，就可以产生m个随机数，方法很简单，并且利用了当前时间作为随机数的种子， 尽量地避免了出现重复抽题。但仔细一分析，重复抽题并未完全避免，同时是否已抽题不影 响今后的抽取，将导致各个试题被抽取的几率不等。修正的方法有检查新抽取的题是否重复， 若重复则重抽，这样做的方法很简单，仅仅在上面的程序中加入判断重复的语句，但各个试 题被抽取的几率仍然不等。怎样办呢？我们可以将1到n的n个数看成是n个人围成一个圆形，先产生一个随机数round ,从1 开始数(超过n有将是1),当数到round时，round号人退出(以后数到

11、round时将跳过)； 接着又产生一个随机数roundl，从前面的round 一直数到roundl (依次往下数，若经过round 时将跳过)，如此下去，一直到 m个题都被抽取。此方法表面看来很难，要设一个有n个元的集合，已被数到的元素将被删除，直到m个元素都被抽取为止，这样要有一个 n (一般n>>m个元的集合，将消耗较多的时间和空间资 源。有没有更简单的方法呢？先分析“退出”的影响。round退出后，小于round的编号不变，大于round的编号减 一；roundl退出后，小于roundl的编号不变，大于roundl的编号又要减一；，这样就可 以很简单的分析出一个简单的算法：依

12、旧按前面所述的方法抽取随机数roundk ,将roundk按n求余数，再将roundk与roundl, round2,，roundk-1 (此k-1个数已增序排列，roundk-1 为前k-1次得到的随机数最大者)相比较，然后进入比较程序，先与round1比较，若roundk>= round1 ,则 roundk 增一，再与 round2 比较，若 roundk>= round2 ,则 roundk 再增一， 这样就可以很简单地实现了无重复而且各个试题被抽取的几率相同的随机抽题算法。具体的 做法是：int *intArray;int i,j,k,temp;time_t t;intA

13、rray = malloc(m*sizeof(int);srand(unsigned) time(&t);/*依次产生m个随机数*/for(i=0; i<m; i+) temp= rand() %n;/*查找temp原先的“真实”编号*/for(j=0； j<i； j+)if(temp>= intArrayj)temp+;else/*temp应插在k位置处，这样数组intArray 就实现了排序，同时得到了 temp原先的编 号*/k=j-1；break;for(j=i-1;j>k;j-)intArray j+1= intArray j;intArray k =

14、temp; /*以下根据题号产生题库部分省略*/free(intArray);上述做法的好处在于，没有任何附加存储空间，运算的复杂性大致上等于一个插入排序 算法，但原始产生的题号顺序已经“被忽略了” ，添加一个有m个元素的附加数组，就可以保 留原始产生的题号顺序，例如intRandArray是一个有m个元素的附加数组，将改为： intRandArrayi =intArray k= temp;如此我们就可以已很小的时间与空间代价，实现了无重复而且各个试题被抽取的几率相同的随机抽题算法。第四章客观题机器阅卷算法设计4.1系统需求分析为了使系统能有效地实现对考试的自动阅卷，同时能很好地满足使用者的需

15、 求，系统的需求分析是系统的设计与实现的基础。本章将从系统基本功能需求、系统运行 指标需求等方面进行系统的需求分析。1.系统基本功能分析本课题目标在于对考试中的客观题型进行自动阅卷，最终按班级形成考试成绩。要完成 这个目标首先要考虑的是试题与答案的来源。有些阅卷系统有配套的试题管理系统，试题与 答案是来自于题库。这样阅卷系统在题库中找到试题的标准答案，进行匹配阅卷。这种方将 工作中心放在试题管理系统当中，阅卷工作相对轻松。但阅卷系统不能独立于试题管理系统 单独存在，并且阅卷题型受到试题管理系统的直接制约。只有在试题管理系统中存在的试题 才能修改，不能随意增加题型、题目，使得阅卷系统不具备通用性

16、。考虑到上述两个问题， 在本课题中需要设置系统设置与试题描述功能。在这个功能模块中实现由用户根据实际试题选择阅卷模块，即试卷中有哪个模块才选择哪个模块。同时通过该模块对试题进行阅卷标准 描述，将描述所得的形式字符串存入数据库。这样在阅卷时不需要找标准答案文件来进行匹 配阅卷而是将数据库中对应的试题描述形式字符串作为评分依据。也就是说整个阅卷过程建 立在系统设置与试题描述的基础之上。这样可以做到试题量可选、试题类型可选、新试题可 选等通用性。综上所述，为满足用户对自动阅卷系统新的需求，实现通用、自动、高效的考试阅卷系 统应具备如下基本功能：(1) .阅卷信息设置功能(2) .考试客观题型的试题描

17、述功能(3) .学生答案文件的识别与阅卷功能。2 .系统运行指标分析针对计算机基础考试，阅卷系统需要处理大量的文件，这无疑会大大降低阅卷的速度。 但即使如此阅卷系统阅卷的速度也比人工阅卷快得多。调查结果显示阅卷系统速度并不是 用户主要关心的指标，只要速度在一定范围内用户都可以接受。用户主要关心的是阅卷的准确程度。误差率越小越好，关键是在误差的范围。即对批 阅的试卷存在误差是允许的，但是不能对同一份试卷误差超过5分(百分制)，并且这个误差不能出在客观题当中。4.2系统总体设计系统的总体设计从功能模块的具体划分开始，划分出的各功能模块必须按一定的关系 进行组合才能构成一个完整的系统。明确用户的基本

18、操作流程才能确定系统的程序主干流 程。程序主干流程确定以后就可以分模块进行局部详细设计了。所以本章按先“功能模块 设计”，再“用户基本操作流程设计”，最后“程序主干流程设计”的顺序介绍系统的总体 设计。1 .系统功能模块设计1. 1系统功能模块的划分通过系统需求分析知道自动阅卷系统应当具备对考试题型的试题描述以及对计算机基础 考试各题型学生答案文件的识别与阅卷这两项基本功能。对于各题型试题的描述功能可以设计相对通用的页面来完成，因此可以将各种题型的 描述放在一个模块当中。而对于各题型的阅卷功能则是通过用户的选择来调用的，因此需要将每种题型的阅卷放 在一个相对独立的模块中以供系统调用。1 . 2

19、系统各功能模块的关系系统通用性是本系统的主要目标之一。在每次阅卷之前，首先由教师通过阅卷设置与试题描述模块对阅卷信息进行描述。而阅卷系统主程序则根据描述的结果调用相应的某题 型阅卷模块进行对该题型学生答案进行批量阅卷。某题型阅卷模块程序在被调用后，首先 从事先由试题描述模块生成的试题描述信息表中取的试题的相关描述信息，并依据此描述 信息对考生答案进行阅卷，最后将成绩写入考生成绩表的相应记录中。系统各主要模块的 总体关系结构如图3. 2所示。图3.2系统模块总体关系结构阅e设置试题描述1.3用户基本操作流程设计为使用户操作简洁、层次清晰，本系统用户的基本操作流程设计如图3.运行工程建立，打开阅卷

20、信息库文行I图3.3用户的基本操作流程阅卷系统启动后，会提示用户建立或打开一个阅卷信息库文件。用户建立新的阅卷信 息库文件后系统会自动打开。阅卷信息库文件中含有阅卷所必须的信息表，而这些信息表 必须经过阅卷设置和试题描述操作后才可被用于阅卷。用户通过阅卷设置将阅卷文件央的具体位置与名称、考生信息文件的具体位置与名称、 试卷含有的题目类型、题目数量以及某题型考生的答案文件名等信息输入阅卷信息库中的 阅卷设置信息表中。用户在使用自动阅卷功能之前必须通过试题描述操作来完成阅卷信息库中各题型试题 描述信息表中各描述符的建立。这个过程是用户对试题及答案充分理解的前提下，对试题 描述界面中相关项目的详细填

21、写、选择，最终由试题描述模块根据用户的描述和试题知识 点库的试题知识点描述样式来完成将试题的描述信息写入试题描述信息表。在完成了阅卷设置和各试题的完整描述后，用户即可点击系统自动阅卷菜单让系统进 入阅卷状态。2 .阅卷程序流程设计和一般的自动阅卷系统不同的是，本系统阅卷程序流程以题型为主线，即连续对阅卷 文件央下的同一题型进行阅卷，所有考生同一某题型阅卷完成后才进入下一题型的阅卷。 阅卷主程序首先打兀阅卷设置信息表，从中获取阅卷文件央名称、学生信息文件名以 及试卷实际包含的题型。阅卷主程序根据从阅卷设置信息表中获取的试卷实际包含题型依次调用相应题型的试 题阅卷模块阅卷，直至所有题型阅卷完毕退出

22、阅卷主程序。阅卷主程序调用某题型阅卷模 块时需向其传递阅卷文件央和学生信息文件名的参数。某种题型的阅卷模块被调用后就打开对应题型的试题描述信息表，并依据试题描述信 息依次对阅卷文件央中所有学生的该大题答案进行阅卷和成绩记录。某种题型的阅卷模块阅 卷结束后返回阅卷主程序。在退出阅卷主程序之前，系统不允许打开另一个阅卷信息库。3 .3选择题阅卷模块选择题阅卷模块的设计与实现是自动阅卷系统中最容易实现的一部分。考生的选择题 答案存储在对应的考尘文件央下。自动阅卷系统首先要做的是打兀该答案文件并从其中读 出考生的答案，然后再将其与标准答案进行匹配，并根据匹配情况给分。在选择题阅卷模块中的一个重要问题是

23、对于多项选择的次序无关问题，即对于学生答 案中多项选择题的答案中字母的次序不影响评分，只要含有参考答案中的所有字母并且不 含有其他字母即判对给分。这个问题在本系统中的解决方案是子答案个数匹配和含有式匹配两中匹配算法结合。考 虑到系统的通用性，能适合各种考试系统，本系统的选择题阅卷算法和考生答案使用的表形 式无关。即考试系统可以使用各种形式表示考生答案，如大写字母、小写字母、阿拉伯数字 甚至二进制数字等等都可以。考虑到唯一性，如果考试系统对学生答案采用的表示形式超过 一个字符，则必须使用分隔符。本阅卷系统对于多项选择题答案的表示是采用多字段形式，即一个字段存储一个子答 案。在阅卷时，首先将系统中

24、某题答案中有效字段的个数和学生答案中子答案的个数进行 比较，如果不一致则判错，如果一致则再进行含有式匹配。含有式匹配的基本算法是逐一取 出阅卷系统中存储的各子答案，对每一个子答案用Delphi提供的Pos函数判断该子答案字符申 在学生的答案字符串中是否含有。如果学生的答案字符串含有阅卷系统中每个子答案字符申， 再加上前面判断的学生答案中子答案的个数和阅卷系统中存储的答案致则可以判定该学生 答案币确并给分。三.填空题阅卷模块本系统中考生填空题答案和选择题答案足存放在同一个文件当中。一个存放在填空题 答案表中，另一个存放在选择题答案表中。因此填空题阅卷模块打开与读出答案的方法和 选择题相似，下面主

25、要针对填空题阅卷中的主要问题给出解决的方法与主要算法。1.填空题阅卷的主要问题(1) .答案的容错问题。由于是上机考试，学生的填空题答案中可能存在有多余的无关的字符，如空格等。此 外学生在输入答案时可能选择不同的输入法状态，这样会造成一些字符的两种表示。如全 角、半角加号的表示分别为“ +'' "+”。该问题不F确处理会给阅卷评分带来误差，意至可 能将正确的答案分析为错误答案。(2) .答案的不唯一问题。很多填空题可能有多种不同的答案。如题目“计算机的存储系统一般包括寄存器、 CACHE外存储器、后援存储器等。”该题答案可以是“主存”、“内存”、“主 存储器”或“内存

26、储器”其中之。如果对答案采取匹配法可能直接导致误判。(3) .多空填空题中子答案的关系判定问题。如果一道填空题含有多个“空”，那么“空”与“空”的关系对评阅是否 J下确有很大影 响。在有些填空题中多空的答案相互无关，相当于多条填空题的合并，这时阅卷算法就和 单“空”填空题的阅卷方法相同。而如果多空填空题的这些子答案相互之间存在关系，比 如为一个无序集合的不同元素。这时对整个题目而言子答案的任一种组合都应判为证确。2 .填空题阅卷主要问题的解决方法(1) .答案的容错问题的解决方法。首先在试题描述中要求用户选择答案的一些敏感属性。比如：空格是否敏感、大小写 是否敏感、全角/半角是否敏感等属性。然

27、后在进行匹配之前，首先对答案不敏感的属性进 行统一，即对空格不敏感则删除答案中全部空格、对大小写不敏感则全部转换成小写、对 全角/半角不敏感则全部转换成半角等等。这样就可以有效的增强阅卷系统的容错能力。(2) .解决答案的不唯一问题的方法。在进行填空题信息描述时对同一题描述多个可能的答案，在阅卷时只要和这若干个答案 之一匹配即可判对。这种方案给出的可选答案是有限的，本系统中设为4个。对该问题还可以选择另一种方案。在填空题信息描述中设置一个“含有匹配(模糊匹配)”选项，如果用户在试题描述时选中该选项则只要在学生答案中含有关键字词即可判对。(3) .多空填空题中子答案关系判定问题解决方法。将填空题

28、的“空”分为“串联空”和“并联空”。“串联空的各“空”答案相互之间不 能交换，而“联空”则可以互换。不管是“串联空”还是“并联空”它们在试题信息描述表中的答案都是合并的，中I'日J用特殊字符分隔。在进行对错判断之前先要将试题信息描述 表中的答案拆分成各空独立的答案。由于学生答案表中的答案同样各空答案合并的，中间用特殊字符分隔，所以如果是“串联空” 首先要将学生该题的答案进行拆分，然后再将学生各空的答案和从描述表中拆分得的各空答 案逐对应比较，并记录各空得分。如果是“并联空”则按本题“空”的个数进行循环，逐 一看学生的答案合并字符串中是否“含有”各“空”的J下确答案，含有一个“空”的F确

29、答案则该空判对，否则该空判 错。3 .填空题阅卷主要算法对填空题的阅卷是上述各种问题处理方案的综合。阅卷算法以来于试题描述模块对填 空题生成的填空题信息描述表。该表中含有某一填空题答案对空格等字符是否敏感、多个 答案、是否“含有”容错、多项填空是“串联空”还是“并联空”等等信息。填空题的阅 卷算法如图7. 1所示。含西四个w设¥£时.加分阿科*北）分EKJ74填上造【划企TT法填空题的阅卷算法需考虑的主要问题是答案对空格是否敏感、对进制是否敏感、对大 小写是否敏感以及试题的可选答案。具体的填空题的阅卷算法将在下面进行介绍，这里主要 考虑如何让用户通过对试题描述界面的操作柬完

30、成试题批改所设计的相关要素转变成试题描 述符，进而写入试题数据库的对应试题描述表。用户从阅眷主界面的菜单“试题描述” 一 “填空题”进入填空题试题描述窗口，对该宙 口中的描述项进行选择和填写。当用户按保存按钮或者“ F一个”按钮时系统执行填空题 描述函数牛成相应的试题描述符并写入试题数据库中的填空题试题描述表。主要代码如下：procedureTFoma stnls tk sav «1ick（sender=TObject） ;v ns : string ;beginadoqu 叫 l EDIT ;adoqueryl FieldBy , Value : =spineditI Value

31、;adoqueryFieldByN啪d'是否空格敏感'）Value : -checkboxl . Checked;adoqu 。叫 1 FieldByNal Rd。是否进制敏感'）Value : =checkbox2Checked: adequeryl FieldByNamc（'是否大小写敏感'value=ch 0°kbox3Checked: if edit 1. text<> "then begins :=. <逻辑>'+combobox I . Text+'< /逻辑>'

32、+edit i . Text；adoqueryl . FieldByName（'可选答案 1' ） . Value： =s；end ;if edit 1. text<> "then begins : =t<逻辑>'+combobox2. Text+'< /逻辑>'+edit2 . Text：adoqueryl . FieldByName（'可选答案 2' ） . Value： =s；end ;if edit 1. text<> "then begins :=. <逻

33、辑>'+combobox3. Text+'< /逻辑>'+edit3 . Text；adoqueryl . FieldByName（'可选答案 3' ） . Value : =s；end ;if edit 1. text<>nthen begins : =k逻辑>'+combobox4。Text+'< /逻辑>'+edit4 . Text;adoqueryl . FieldByName（'可选答案 4' ） . Value : =s；end ;adoqueryl .

34、post;end ;本系统中对填空题不是只进行简单的匹配，也不是单纯的模糊匹配，而是多层次的综合匹配。要进行多层次的综合匹配，在填空题表中就不能只存储一个“标准答案”。通过上面介绍的试题描述过程，本系统对于每条填空题首先给出多个可选答案并且每个可选答案 与考生答案的逻辑关系有“等于”和“包含 ”两种选择。在这两个层次的基础上还进行敏 感性匹配。这样三个层次的匹配将一个填空题答案的多种可能的正确答案全部描述了出来， 为填空题多层次的综合匹配算法提供了可能。第五章结束语这次考试管理系统分析设计历时二个星期， 通过此次设计，发现自己的很多 不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系 实际的能力还急需提高。通过这次设计，我想说：为完成这次课程设计我确实很辛苦，但苦中仍有 乐，这十几天的工作日子，怎么