基于大數(shù)據(jù)的智能圖書(shū)管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

楊江海，婁德涵，鄧海生

（西京學(xué)院，陜西西安，710123）

1 緒論

■1.1 研究背景

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，各種信息正在急劇地增加，這就是大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)的信號(hào)。圖書(shū)管理系統(tǒng)作為向讀者提供服務(wù)的平臺(tái)，具有龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法已不能滿足現(xiàn)今的需求，通過(guò)挖掘用戶所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，可以為用戶提供更良好的服務(wù)?，F(xiàn)中小學(xué)圖書(shū)館存在著更新速度慢、借閱系統(tǒng)不完善、工作效率低等一系列問(wèn)題，已對(duì)用戶的體驗(yàn)產(chǎn)生了影響。為了能給用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，更方便地從圖書(shū)館獲取到更多的知識(shí)，管理員對(duì)圖書(shū)館及借書(shū)用戶的管理更便捷，因此，設(shè)計(jì)了適合用戶和管理員使用的智能圖書(shū)管理系統(tǒng)。

■1.2 研究目標(biāo)

針對(duì)現(xiàn)今中小學(xué)圖書(shū)館管理系統(tǒng)所出現(xiàn)的功能不完善的問(wèn)題，提出了一個(gè)基于大數(shù)據(jù)與前后端相結(jié)合的智能圖書(shū)管理系統(tǒng)。移動(dòng)端利用微信小程序作為圖書(shū)小程序，后臺(tái)使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)以及Tomcat服務(wù)器，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)圖書(shū)資料按照其名稱以拼音首字母或是比劃的排列順序進(jìn)行系統(tǒng)分類，并因而形成一個(gè)龐大而有序的數(shù)據(jù)資料庫(kù)，使得資料檢索變得更加方便快捷，從而大大提高了數(shù)據(jù)的查詢效率[1]。數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)器間通過(guò)c3p0連接池進(jìn)行連接，再將數(shù)據(jù)挖掘算法中的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法和聚類算法應(yīng)用于圖書(shū)館大數(shù)據(jù)個(gè)性化推送服務(wù)，再與此同時(shí)，數(shù)據(jù)的輸入也使得圖書(shū)資料的貯存效率有了很大的提升[1]。在圖書(shū)館相關(guān)管理層面，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)中的數(shù)據(jù)情報(bào)收集技術(shù)，從而達(dá)到對(duì)用戶的業(yè)務(wù)需求與相關(guān)行為進(jìn)行掌握與了解[1]。

2 管理系統(tǒng)的需求分析

■2.1 功能需求分析

智能圖書(shū)管理系統(tǒng)分為移動(dòng)端圖書(shū)小程序和后臺(tái)圖書(shū)管理系統(tǒng)。

2.1.1 移動(dòng)端圖書(shū)小程序功能需求分析

移動(dòng)端的便捷性優(yōu)勢(shì)，讓用戶可隨時(shí)隨地對(duì)圖書(shū)進(jìn)行相關(guān)操作。圖書(shū)小程序通過(guò)用戶的借書(shū)類型，利用后臺(tái)規(guī)制關(guān)聯(lián)規(guī)則算法和聚類算法，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律的相關(guān)性來(lái)推送相關(guān)圖書(shū)，以此減少用戶的搜索時(shí)間，提高使用效率，并可在歸還圖書(shū)后再次推送類似圖書(shū)，以達(dá)到個(gè)性化推薦效果。圖書(shū)列表頁(yè)面可預(yù)定借閱圖書(shū)，在個(gè)人信息頁(yè)面查看個(gè)人信息、已借閱的圖書(shū)、已預(yù)約的圖書(shū)以及預(yù)約圖書(shū)的剩余時(shí)間。用戶用例圖如圖1所示。

圖1 用戶用例圖

2.1.2 后臺(tái)圖書(shū)管理系統(tǒng)功能需求分析管理運(yùn)營(yíng)者更多考慮到的是圖書(shū)館藏利用率問(wèn)題，由于存在大量的書(shū)籍信息，需要通過(guò)引進(jìn)預(yù)計(jì)受歡迎的新書(shū)、淘汰借閱率和興趣度低的舊書(shū)優(yōu)化圖書(shū)館藏結(jié)構(gòu)[2]。后臺(tái)圖書(shū)管理系統(tǒng)使用樸素貝葉斯分類器，以用戶所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，再結(jié)合貝葉斯定理，進(jìn)而得到圖書(shū)的分類器，來(lái)預(yù)測(cè)圖書(shū)類的受歡迎程度，這樣能減少人工管理的時(shí)間成本。管理員的權(quán)限是對(duì)學(xué)生用戶信息、庫(kù)存圖書(shū)信息、借出等信息進(jìn)行管理，以及管理員權(quán)限的指定、刪除用戶信息等。庫(kù)存圖書(shū)信息可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)完成相應(yīng)的改動(dòng)。其用例圖如圖2所示。

圖2 管理員用例圖

■2.2 系統(tǒng)的可行性分析

2.2.1 使用技術(shù)可行性

該系統(tǒng)在技術(shù)方面主要是使用HTML+CSS、Java、JavaScript等編程技術(shù)開(kāi)發(fā)。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用了MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。系統(tǒng)為了縮小Servlet中的代碼量，在Service層中封裝一些數(shù)據(jù)處理操作的代碼，而Servlet就只負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的功能。經(jīng)以上分析，本小程序的開(kāi)發(fā)在技術(shù)上是可行的。

2.2.2 系統(tǒng)操作可行性

讀者無(wú)需安裝特定的應(yīng)用程序，也不需要到圖書(shū)館，在微信小程序即可查詢圖書(shū)館內(nèi)圖書(shū)存量狀況和圖書(shū)的預(yù)約，同樣功能和頁(yè)面升級(jí)后，也無(wú)需更新升級(jí)軟件，很大程度上提高了用戶的體驗(yàn)，讓系統(tǒng)使用起來(lái)更方便、更流暢。

■2.3 系統(tǒng)性能分析

2.3.1 準(zhǔn)確性

在錄入圖書(shū)借出、歸還信息的時(shí)候，一定要注意數(shù)據(jù)的正確性，確保管理員在查詢的時(shí)候，數(shù)據(jù)都是正確的。

2.3.2 易擴(kuò)展性

當(dāng)需要新的功能模塊，小程序可以快速地將其整合到系統(tǒng)中。方便小程序的拓展。

2.3.3 易維護(hù)性

采用B/S模式設(shè)計(jì)的智能圖書(shū)管理系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)C/S模式的圖書(shū)管理系統(tǒng)使用面窄，其優(yōu)勢(shì)是通過(guò)微信小程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要后臺(tái)開(kāi)發(fā)的功能和頁(yè)面有所變動(dòng)，小程序頁(yè)面能實(shí)現(xiàn)同步更新。并且系統(tǒng)采用MVC的模式，其視圖、模型、 控制器各部分相對(duì)獨(dú)立，對(duì)本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)站進(jìn)行維護(hù)和擴(kuò)展也更加快捷。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程的簡(jiǎn)化，使得開(kāi)發(fā)人員更加方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行后期的維護(hù)。

3 管理系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)為兩個(gè)大模塊構(gòu)成，包括移動(dòng)端圖書(shū)小程序模塊和后端管理系統(tǒng)模塊，其中每個(gè)模塊又包含許多個(gè)功能模塊。前臺(tái)模塊包括：讀者登錄、注冊(cè)、圖書(shū)瀏覽、查找和預(yù)約申請(qǐng)和個(gè)人信息查看，個(gè)人信息包含讀者的基本信息、借閱未歸還圖書(shū)的記錄、預(yù)約借閱圖書(shū)的記錄。已成功預(yù)約圖書(shū)的取消申請(qǐng)以及歸還圖書(shū)申請(qǐng)。后臺(tái)模塊包括：用戶信息的管理、庫(kù)存圖書(shū)信息的管理以及借出或歸還記錄信息的管理。庫(kù)存圖書(shū)信息的管理又包括：圖書(shū)數(shù)量信息的修改、圖書(shū)類別信息的修改、被借出圖書(shū)信息的修改以及歸還的圖書(shū)信息的修改。

■3.1 系統(tǒng)概要功能圖

該智能圖書(shū)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)概要功能圖

■3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖

圖書(shū)管理系統(tǒng)共分為學(xué)生、借閱、圖書(shū)、類別和管理員五個(gè)實(shí)體。各實(shí)體間的聯(lián)系也各不相同。管理員對(duì)應(yīng)管理借閱、圖書(shū)、類別和學(xué)生四個(gè)實(shí)體，而學(xué)生實(shí)體與借閱、圖書(shū)存在著關(guān)系。被借出的圖書(shū)分別記錄在了借閱信息表中，對(duì)應(yīng)的圖書(shū)分類則單獨(dú)存放在類別表中。

該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)總體E-R圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)總體E—R圖

3.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)包含5個(gè)表，分別是學(xué)生用戶信息表(user_info)、圖書(shū)信息表(book_info）、管理員信息表(admin_info）、圖書(shū)類別信息表(book_classinfo)、借閱圖書(shū)信息表(borrow_bookinfo)。下面是數(shù)據(jù)庫(kù)表的詳細(xì)介紹。

學(xué)生用戶信息表，存放用戶的基本信息。具體結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 學(xué)生用戶信息表

圖書(shū)信息表，保存圖書(shū)的基本信息和內(nèi)容。具體結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 圖書(shū)信息表

字段名 類型 約束 注釋isShow int(1) 無(wú)，默認(rèn) 是否展示狀態(tài)標(biāo)識(shí)

管理員信息表，保存管理員的基本信息。具體結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3 管理員信息表

圖書(shū)類別信息表，存放圖書(shū)分類的具體信息，圖書(shū)信息表的子表。圖書(shū)類別信息表的具體結(jié)構(gòu)如表4所示。

表4 圖書(shū)類別信息表

借出圖書(shū)信息表，里面存放的是已借出圖書(shū)的詳細(xì)信息。借出圖書(shū)信息表的具體結(jié)構(gòu)如表5所示。

表5 借閱圖書(shū)信息表

star_time datetime 不為空 借書(shū)開(kāi)始時(shí)間end_time datetime 不為空 圖書(shū)歸還時(shí)間statue int (2) 不為空,默認(rèn)為0 是否歸還標(biāo)志

4 結(jié)論

本課題研究的系統(tǒng)對(duì)目前中小學(xué)圖書(shū)館所遇到的實(shí)際問(wèn)題提出了解決方案，以幫助校園更加方便地對(duì)圖書(shū)館進(jìn)行管理，其利用空間較大。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)，可根據(jù)每位用戶的借閱習(xí)慣，提供個(gè)性化服務(wù)，既能提高用戶的閱讀積極性和知識(shí)面，也能增加了用戶對(duì)系統(tǒng)的粘度，再利用相關(guān)算法對(duì)其后臺(tái)所積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，提高管理者的管理效率和資源使用率。