基于SSM框架的數(shù)據(jù)結構在線評測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

馮麗露 康耀龍 高曉晶 王濤

摘要：本文基于JSP、Spring、Mybatis、Mysql等技術，設計實現(xiàn)了基于SSM框架的數(shù)據(jù)結構在線評測系統(tǒng)。本系統(tǒng)是一個在線評測網站，提供了豐富的算法題目以及必要的交流論壇，用戶可以在網站內提交自己的程序代碼，系統(tǒng)會自動進行編譯并返回結果，管理員可以實現(xiàn)添加題庫題目、查看學生答題記錄、導出學生成績等。本系統(tǒng)為用戶提供了一個練習數(shù)據(jù)結構和算法的在線評測平臺，方便學生在學習過程中更好地將理論同實踐結合，進而充分發(fā)揮互聯(lián)網優(yōu)勢，使學習效益最大化。

關鍵詞：在線評測;信息管理;數(shù)據(jù)結構

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）13-0086-04

數(shù)據(jù)結構與算法的在線評測系統(tǒng)的主要用途是對用戶提交的程序代碼進行自動評測，并將評測結果告知用戶。在線評測機對用戶提交的代碼進行編譯、鏈接、執(zhí)行，并將程序最終執(zhí)行結果同預期輸出進行比較。在線評測系統(tǒng)一般包括判題機、評測樣例存儲服務器、網頁服務器。

● 相關開發(fā)技術

本系統(tǒng)采用當下較為流行的JSP、Spring、Mybatis、Mysql技術，這些技術發(fā)展較為穩(wěn)定，安全性高，容易上手編程。

JSP可以訪問Servlet、Java Bean，同時支持在網頁中直接嵌入Java代碼。Spring為Java企業(yè)級項目應用程序開發(fā)提供了集成的整合框架。Spring利用控制翻轉和面向切面編程技術實現(xiàn)了低入侵式編程，降低代碼之間的耦合度。[1-2]Mybatis不會對應用程序數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫表中已有結構產生任何的負面影響，SQL語句在配置的Xml文件中管理，解除了原有設計過程中程序代碼同SQL語句的耦合，使得業(yè)務層邏輯同SQL語句分離，從而提高了代碼的可維護性和編程的易實現(xiàn)性。[3]

● 系統(tǒng)需求分析

①為了方便教師和學生通過互聯(lián)網進行訪問，系統(tǒng)采用B/S進行架構，免去了C/S架構安裝的麻煩。學生在網絡環(huán)境良好的情況下就能進行在線提交和在線討論。

②數(shù)據(jù)信息的保存需要安全可靠，所以，在數(shù)據(jù)庫選擇方面選擇關系型數(shù)據(jù)庫Mysql，同時，為了應對后期數(shù)據(jù)量增多導致查詢效率下降的問題，需要對數(shù)據(jù)進行分類存儲，對數(shù)據(jù)量較大的表另做分庫分表的設計。[4]數(shù)據(jù)庫中的表主要用于存放用戶信息、題目信息、提交記錄、評論內容等。

③對不同登錄人員的權限控制。為了確保系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，要避免非授權用戶登錄后臺系統(tǒng)進行的非法操作。

④系統(tǒng)對學生提交代碼具有評測功能，能對學生的解答做出校驗。同時將信息反饋至學生，以便其能根據(jù)反饋有針對性地完善代碼，進而通過測試。[5]

⑤系統(tǒng)具有統(tǒng)計、分析功能，能對學生提交的數(shù)據(jù)做出分析，能自動計算出學生成績，數(shù)據(jù)信息應該方便教師查閱和導出。

● 數(shù)據(jù)結構在線評測系統(tǒng)的設計

本系統(tǒng)從總體框架、基本功能、數(shù)據(jù)庫三方面進行設計?？傮w框架設計是對系統(tǒng)整體功能的邏輯規(guī)劃;基本功能設計是對詳細功能的設計;數(shù)據(jù)庫設計根據(jù)所需數(shù)據(jù)表建立。

1.系統(tǒng)總體框架

該在線評測系統(tǒng)劃分為前臺門戶頁面和教師后臺管理兩部分，整個系統(tǒng)的網絡結構采用的是瀏覽器/服務器架構模式，用戶通過網站域名進行登錄訪問，如圖1所示。

2.基本功能設計

系統(tǒng)前臺主要用于學生注冊和登錄系統(tǒng)、在線評測、查詢評測結果、交流討論、修改個人信息等;后臺主要用于教師對學生的學習情況進行查閱，維護題目信息，添加評測數(shù)據(jù)等。

①網站首頁：將網站內容做一個整體的展示，具體包括題庫信息、登錄、注冊模塊、個人信息維護、在線評測等。

②題庫信息：主要包含待評測的數(shù)據(jù)結構和算法題目信息，點擊相應的題目標題即可查看具體的題目描述。

③交流論壇：該模塊為學習者提供了交流平臺，在學習的過程中學習者可以通過評論、問答的方式向教師或同伴提問。

④個人信息維護：維護個人的賬號信息，包括用戶的頭像、昵稱、郵箱、班級等信息。

⑤后臺總體信息概覽：查看題庫系統(tǒng)總體信息，包括注冊人數(shù)、題目數(shù)量、答題提交總量等。

⑥學生信息管理：管理和查看學生在網站的學習情況，包括學生的答題情況、學期末總成績等。

⑦題目信息管理：完成對題庫的維護，增加新題目或刪除舊題目。

3.平臺數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)系統(tǒng)架構和需求分析，數(shù)據(jù)庫中各類實體可概括為用戶實體、題目實體、權限實體、提交記錄實體等。用戶實體主要用于保存用戶個人信息;題目實體主要用于保存題目詳細信息;權限實體主要用于記錄用戶權限信息;提交記錄實體用于記錄用戶的個人提交信息。用戶實體與權限實體之間存在權限關系，題目同用戶、提交記錄之間分別存在提交和答題關系。

● 數(shù)據(jù)結構在線評測系統(tǒng)的實現(xiàn)

本文只介紹《數(shù)據(jù)結構》在線評測系統(tǒng)中的部分核心功能，包括題庫搭建、評測邏輯、后臺管理、答題統(tǒng)計、成績分析。

1.題庫搭建

在題庫中展示了所有存儲在數(shù)據(jù)庫中的評測題目信息，用戶進入題庫中點擊題目的標題，進入題目的詳情頁面，進入后即可在題目右側的答題頁面進行解題，如上頁圖2所示。題庫頁面核心代碼如圖3所示。

2.評測邏輯

測試系統(tǒng)以在線動態(tài)編譯代碼的形式對代碼的正確性進行校驗，代碼在線動態(tài)編譯。當用戶在線提交代碼后，后臺會返回一個評測結果，用戶可以根據(jù)服務器的返回結果來判斷提交的代碼是否正確。后臺判題業(yè)務邏輯核心代碼如圖4所示。

3.后臺管理

教師在后臺系統(tǒng)可以查看整個系統(tǒng)中的題目總數(shù)、用戶注冊人數(shù)、提交題目數(shù)等信息。

4.答題統(tǒng)計

在學生答題信息頁面可以看到學生在系統(tǒng)中的具體答題情況，如題目提交數(shù)、題目通過數(shù)、登錄系統(tǒng)的次數(shù)等信息。學生答題情況也會以列表的形式展示給教師，方便教師查閱學生答題情況。答題統(tǒng)計的核心代碼如下頁圖5所示。

5.成績分析

根據(jù)學生答題數(shù)統(tǒng)計學生學期末最后的成績信息，同時將學生答題信息以圖表的形式展示給教師，方便教師掌握學生學習動態(tài)信息。

● 結束語

由于邏輯思路的多樣性，編程題目的評判一直是困擾教師批閱的一個難題。本系統(tǒng)根據(jù)學生提交的代碼信息進行自動評判，能夠對學生提交的代碼進行及時反饋，同時教師也可在后臺查看學生的學習記錄，減輕了教師的工作負擔，同時也提高了學生的編程能力。經過需求分析、設計、開發(fā)、測試，該系統(tǒng)的用戶模塊、題目模塊、論壇模塊、評測功能模塊已經比較完善，基本能滿足目前的教學需要，希望能為同類型課程的教學改革提供一定的技術借鑒。

參考文獻：

[1]牛懷崗，林關成.基于SSM框架的新聞發(fā)布管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2020，43（21）：127-131.

[2]馮麗露，高曉晶，康耀龍.大數(shù)據(jù)分析下大學生行為記錄和分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].中國教育信息化，2019（09）：73-76.

[3]潘璇，蔡祥睿，溫延龍，等.基于深度學習的數(shù)據(jù)庫自然語言接口綜述[J/OL].計算機研究與發(fā)展.[2021-03-06].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1777.TP.20210301.1423.002.html.

[4]許謙，李元棟，王彧之.基于SQL Server的高校信息資源管理系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2020，43（20）：115-118.

[5]蘭振奇，劉煒，張璐思，等.基于C/S模型的在線考試評測系統(tǒng)的設計[J].科學技術創(chuàng)新，2019（19）：85-86.

作者簡介：馮麗露，（1980.09—），女，漢族，山西省大同市人，講師，碩士研究生，研究方向為計算機教育應用、數(shù)字化學習資源建設。

基金項目：山西大同大學教學改革創(chuàng)新項目“新工科建設下數(shù)媒專業(yè)《數(shù)據(jù)結構》課程PBL教學模式的研究”階段性成果（項目編號：XJG2019202）;山西大同大學教學改革創(chuàng)新項目“以競賽為驅動的創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)模式研究”階段性成果（項目編號：XJG2019208）。