学生排课管理系统

【摘要】选排课系统功能的设计上，学生选排课系统可以分为登录、排课和选课3个子系统。登录子系统区分排课者(也即系统的管理者)、教师和学生这三者的不同身份，给出不同的权限，在页面中根据身份判断其相应具有的功能来使用这套系统。排课子系统主要供排课者使用，排课者可以在这里进行一切与排课有关的活动。选课系统主要供学生选课使用，在这里可以进行与选课有关的活动；教师可在教师反馈系统中对排课者提出反馈意见，供排课者在排课时可参考使用。

    学生选排课系统使用Rational Rose进行UMI。建模；过程选择使用ASP编写脚本，在数据库上考虑到快捷、有效，同时考虑到多台服务器共同使用同一个数据库的情况，这里选择SQL Server 2000作为数据库服务器；对于网页的服务器平台，这里选择使用Information Server5.O作为Internet服务器。在Windows 2000 Server上，这是一种很好的组合，也正是Microsoft微软公司网站一直以来所使用的。

【关键词】学生排课管理系统    UML    ASP  

【 Summary 】 Chooses the design that line up the lesson system function last, the student chooses to line up the lesson system cans is divided into the logging, row lesson with select elective courses 3 statures system.Register the sub- system distinction row lesson( too namely the governor of the system), different from student these third of body in teacher a function for, giving a different legal power, in page according to body judging its cowgirl having to use this set of systems.The row lesson sub- system provides to line up the lesson primarily usage, row lesson can be the whole in here proceeding and line up the activity of relevant lesson.Select elective courses the system to provide primarily the student select elective courses the usage, can proceed the activity that have something to do with selecting elective courses here;Teacher can in teacher feedback system to row lesson put forward the feedback opinion, provide to line up the lesson while lining up lesson can consult usage.

    The student chooses to line up the lesson system usage Rational Rose proceeds the UMI.Set up the mold;The process choice uses the ASP the plait writes the script, on the database in consideration of fast, valid, at the same time in consideration of many set server common the circumstance of the same of database in usage, choose the SQL Server here 2000 conduct and actions database server;Choose the server terrace of the web page, very much to use the Information Server5.O conduct and actions Internet server.On the 2000 Servers of Windows, this is a kind of good combination, and also exactly Microsoft Microsoft company website always since then uses of.

【 Key phrase 】 Student Row Lesson Management System   UML    ASP

• 系统概述

网上选排课系统(WebCtour。seSettlement)系统是依据大学的网上选排课需求进行设计的。由于在算法上存在难题，且排课问题本身就是组合优化问题里面的一个NP难的问题，所以这个系统并不试图做一个自动排课系统——这真的太难了，以至于没有一个比较理想的近似算法(网上有很多的自动排课软件，效果都不理想)。这个网上选排课系统所做的是让排课者手工排课，然后检测、避免这种排课的冲突(其核心是一个存储过程DetectArrangeCollision)，在进行选课时，这里也要检测和避免这种实际中可以遇见的冲突(其核心也是用一个存储过程DetectSelectCollision来实现的)。在这套选排课系统功能的设计上，StudentCourseSettlement系统可以分为登录、排课和选课3个子系统。登录子系统区分排课者(也即系统的管理者)、教师和学生这三者的不同身份，给出不同的权限，在页面中根据身份判断其相应具有的功能来使用这套系统。排课子系统主要供排课者使用，排课者可以在这里进行一切与排课有关的活动。选课系统主要供学生选课使用，在这里可以进行与选课有关的活动；教师可在教师反馈系统中对排课者提出反馈意见，供排课者在排课时可参考使用。

    StudentCourseSettlement使用Rational Rose进行UMI。建模；过程选择使用ASP编写脚本，在数据库上考虑到快捷、有效，同时考虑到多台服务器共同使用同一个数据库的情况，这里选择SQL Server 2000作为数据库服务器；对于网页的服务器平台，这里选择使用Information  Server5.O作为Internet服务器。在Windows 2000 Server上，这是一种很好的组合，也正是Microsoft微软公司网站一直以来所使用的。本章主要介绍如何使用SQL Server2000来编写存储过程，以优化整个系统数据库管理的速度、安全性和灵活性，同时大大提高系统代码的模块化和封装性。与上一章相比较，StudentCourseSettlement．在“深度”上比WebOffice更进一步，它涉及到一些比较复杂的判断处理逻辑，对数据库的设计要求也提高了很多；而Web()ffice系统中则有很多功能相近的子系统，但各子系统所对应的数据表之问相对独立。

• 开发工具简介

ASP简介     

ASP是Active Server：Pages的缩写，是Microsoft：公司开发的Web服务器端脚本开发环境，利用它可以生成动态、高效的Web应用程序。

    虽然人们习惯于将ASP称为ASP语言，但从严格意义上讲，ASP只是为VB Script和JaVaScript等脚本语言提供了一个运行的环境，使开发人员可以在HTML代码中使用脚本语言编写程序。当然，AsP自身也提供了一些非常好用的命令和内置对象。

    ASP程序保存为后缀名为．asp的文件，一个ASP文件相当于一个可执行文件，因此必须放在Web服务器上有可执行权限的目录下。当浏览器向Web服务器请求调用ASP文件时，就启动了ASP。Web服务器开始调用ASP，将被请求的．asp文件从头读到底，执行每一个命令，然后动态生成一个HTML页面并送到浏览器。由于ASP在服务器端解释执行，开发者可以不必考虑浏览器是否支持ASP，也不必担心程序会被从客户端下载。

执行ASP文件的过程如图2．1所示。

图2．1 ASP访问Web数据库的过程

Sql Server 2000简介

Microsoft SQL Server是一个Windows服务器上使用的、支持客户/服务器结构的数据库管理系统。SQL Server是Microsoft公司从Sybase公司购买技术而开发的产品，它与Sybase的数据库完全兼容。SQL Server与Windows的有机结合，可以充分利用Windows NT的优势，性能价格比高。Microsoft SQL Server不提供直接的客户开发平台和工具，只提供了两个接口，即Microsoft开放式数据库连接(ODBC)和DB—Library。

关于UML和Rational Rose

    UML(Unified Modeling Language)即统一建模语言。根据UML的发明者，“三个好朋友”Crandv Booch、James Rumbaugh以及Ivar Jacobson所著的The Unified Modelign Language UsersGuide一书，其概念为：

  (1)UML是编写软件蓝图的标准语言；

  (2)UML以可视化方式指定、建构以及记录软件为主系统的产出。

  3位大师是3位面向对象系统分析方法的学者，先后被Rational公司(现己被IBM公司并购)招揽，集3家之大成，创立UML，同时也构建了Rational Rose这套优秀的建模系统。

    UML是完全面向对象的，是图形化的，它为系统开发的不同参与者(包括客户)提供不同层次和角度的图；它鼓励任何层次上的交流(这与传统的瀑布式开发流程是相悖的)，鼓励客户参与，所以开发出来的软件是一个能符合设计之初的设想的软件；它从用户的角度使用“用例图，，(Use Case Diagram)出发(这与传统的开发模式又是相悖的，传统的模式是从系统的角度进行功能分析出发)来设计软件系统，所以不会开发出具有很多开发者自以为很优秀的功能但是确不能符合客户真正需求的系统。

    UML所提供的主要图有：类图、对象图、用例图、状态图、时序图、活动图、协作图、构件图和部署图。要全部地掌握和使用这些图无疑是一件很困难的事情。但是，可以“用大约20％的UML来完成大多数问题的80％的建模工作”(The Unified Modeling Language UsersGuide)。在上述这些图中，最重要和使用最多的3种图是：用例[](User CaseDiagram)、时序图(Secquence Diagram)和类图(Class Diagram)。

用例图是从用户的角度来描述系统的外部功能的图。对不同的用户，系统应该有不同的功能，所以一个系统的用例图通常会有多个。图2—1是一个简单的用例图的例子。

图2-1  简单的用例图

    图中的人形代表活动参与者，椭圆代表用例，箭头代表关系，即操作。用例图是UML建模中最重要的一种图，它体现了实实在在展现在用户面前的系统的各项功能，而与实施没有关系——这正是用户所需要的系统。用例图的设计好坏直接影响这个系统的设计和实施。有很多人并不完全认可UML的一套做法，但基本都认为用例图是很有用处的。

    时序图是从系统实现的角度来描述每一个用例。(可见一个用例一般应有一个对应的时序图。)它描述的是一个用例中用户与系统进行消息传递，系统各部件(类)之间进行消息传递的关系和顺序。

    时序图表现的是系统具体实施的静态逻辑，从它可以直接联系到代码中一个模块的具体实现逻辑，所以它对于系统逻辑的具体实施是最重要的类图直接对应到源代码。在面向对象的程序设计中，整个系统都是由类及其实例(对象)通过相互之问发送消息以及各自的消息处理函数来实现的。时序图描述了各个类之间要发送的消息，类图则表明该如何来发送、接收和处理这些消息，这包括各种属性和方法。

在开始的时候要找到一个待开发的系统中的所有的类是一件很不容易的事情，要找出它们之间的关系及其各自处理消息的方法则更加困难。因为类图实际已经对应到代码，或者说是代码的图形化的表现。所以，在一开始的时候完全分析所有的要素是不太实际的。在进行具体的设计时要反复审查和修改用例图和时序图，来建立类图。

UML是一种图形化的统一建模语言，它在系统的分析和设计之时对交流思想起到非常重要的作用。它用图形来表示完整的系统，在运用中要反复审查和修改多次，所以在系统分析和设计的时候所花的时间是很多的。但是如果分析得越仔细，则在编码的时候越容易。理论上，只要将代码填充到完整的UML模型中去就可以了，并且已经有这样的工具，Rational Rose本身就有这样的功能。在分析和设计的阶段多花些时间，可以避免编码到一定阶段却发现整个模型有问题而无法修改。现在开发的都是大型的复杂的系统，没有良好的模型是完全不可能进行的。

当然，在实际的应用中往往不可能对系统分析和设计过细。UML只是一种设计方法，在设计的时候不应强求完美。

  Rational Rose是面向对象建模使用最广的工具之一。

• 系统需求分析

3.1 初步调查

要对学生进行素质教育，首先要改变陈旧的教育教学方式。很多大学生都有这样的体验：同样专业的学生在4年中，教学计划一样，课程设置一样，所完成的课时数也一样。在这样的环境中谈什么素质，谈什么创新？因此，大学探索完全学分制的改革，目的就是为学生提供一个更加自由广阔的学习空间。大学的学习时间可以变长也可以缩短，学生可以根据学校提供的课程服务来规划未来的人生。但是，要实现这个宏伟的目标首先要解决的就是学生选课问题，本课程设计的开发就是解决教学管理系统中存在的这个问题，它为大学实现完全学分制的改革提供了一个基本的平台。

3.2 新系统描述

教师任课管理信息系统和计算机排课子系统的关键技术是形成采用框架式可维护的排课策略库。这个策略库要具有学生、教师、教室、课程等多因素自动综合的求优排课算法，课程时间分布的自动平衡和时间段限定，由计算机生成课程安排表。

在教室管理子系统中则要求该系统与自动排课系统联动，可以对排课后的教室用计算机进行借用管理、查询、分析统计，可生成全校教室使用情况汇总表。网上选课及包含自动排课、学籍管理、教室资源管理、任课教师管理等系统融为一体。

3.3可行性分析

可行性分析就对项目开发的可能性和必要性进行分析.避免盲目投资.主要是必要性分析和效益分析,以决定是否建立学生选课系统。同时还要进一步进行技术可行性分析、投资/效益分析、组织管理可行性分析，确定是否存在否定项目的可能性。下面就从经济可行性和技术可行性进行简要分析。

• 经济可行性分析

学生选课系统开发需要投资费用和未来的运行维护费用，其中投资费用主要包括设备费用、人员费用及其他费用，如由于工作方式改变需要增加的其他开支通常为了保证新系统运行的可靠性，要求手工和计算机处理在长时间并存。系统的收益主要通过新系统提高工作效率，指导经营策略来实现，还有其他难以计算的指标，比如：

• 降低的成本及其他费用。
• 改进薄弱环节，提高的工作效率。
• 提高数据处理的及时性和准确性。

• 技术可行性分析

学生档案管理修订系统的硬软件要求都是能够容易达到的，配置要求下表3-1所示。

3.4  运营可行性

目前学生所有人员都有操作电脑的能力，通过提供一定的培训，都能够熟练操作。

• 对系统进行UML建模

学校是一个庞大的、层次关系复杂的组织机构，这里仅将排课子系统放在教务处这个管理层中，而选课子系统则是面向全校师生的。选排课系统要与一些其他的系统(如学校院系管理系统、各院系的办公系统、学籍管理系统和学校资产管理系统等)打交道，这使得在实际当中选排课系统需要有复杂的接口，主要是要与各个系统进行数据的交换，保持数据的一致性.在本示例中，假设这些数据已经全部取得，而并不关心是它们如何导入进来的，所以不可能在这里仔细地探讨其他系统的接口。总体上，这里将这个系统定位为一个小的系统，只用到UML中的一些关键要素。

4.1  进行用例建模

整个系统分为登录子系统、排课子系统和选课子系统。下面罗列出本系统的用例图，如图4-4、图4-2和图4-3所示。

图4-1   排课子系统用例图

图4-2    选课子系统用例图

图4-3    登录子系统用例图

图4-4    用例“登录”的序列图

图4-5    用例“排课”的序列图

可以看到这两个用例都使用了存储过程。事实上验证身份和检查冲突是wrebCourseSettiement系统用到的两个最重要的存储过程。这两个过程的逻辑都比较复杂，因此下面罗列出这两个过程的活动图，如图4-6和图4-7所示。另外，由于表之间的关系比较复杂，用例“导入备份排课记录”所用到的存储过程的逻辑比原来设想的要复杂，其活动图如图4-8所示。

这里的类图只建立了各个数据表的情况和它们之间的约束关系，如图4-9所示，注意，有一些表是从其他系统(如学生管理、教学楼管理和教师管理等系统)导入的。

图4-7    验证登录身份存储过程的活动图

图4-7    检查排课冲突存储过程的活动图

图4-8    导入备份排课记录存储过程的活动图

• 其他文档

如前所述，光有用例图是不够的，应该有一个用标准的语言描述用例的文档。现在把这个文档罗列出来，以加以说明。（以下文档是在例图之前就应分析出来的）

#1查询教室使用情况

#2查询院系课程设置

#3排课

#4发布排课结果

#5修改排课结果

#6查询排课结果

#7备份排课结果

#8查询历史排课结果

#9导入排课结果

#10发布有关排课消息

#11查看教师反馈

#12查询教师课表

#13提出反馈意见

#14发布关于选课消息

#15设定选课时间段

#16选课

#17退课

#18查询课程详细情况

#19查询学生课表

#20按课程代号查询选课名单

#21按教师代号查询选课名单

• 数据库设计

以下罗列出学生选课系统所需的数据表。

表5-1    排课表(Arrange)

表5-2    院系信息表(DeptInfo)

表5-3    学生信息表(StudentInfo)

表5-4   教师信息表(TeacherInfo)

表5-5    教学楼信息表(Buildinglnfo)   

    表5-6   教室信息表(elassroonlInf0)

表5-7    课程详细信息表(courseInfo)   

表5-8    开课信息表(coursesettingInfO)

    表5-9   反馈信息表(FeedBack)

   表5-10    备份排课记录表(BackUpArrangeList) 

表5-11   选课信息表(CourseSelect)

    表5-12    选课时间段信息表(courseSelectInterval)

表5-13  选课通知表(CourseSelectNotice)  

表5-14   系统用户信息表(UserInfo)  

以上是在数据库“物理设计”中设计的表(被称为数据库的“内模式”)。在设计过程中应尽量避免冗余，并且在各相关的表之间建立约束，以从数据库本身来避免数据冲突，保持数据的完整性和合理性。注意其中有一部分表是从其他系统Import进来的。具体地，DeptInfo来：自院系管理系统；studentInfo来自学籍管理系统；TeacherInfo来自各院系办公系统的教师管理子系统；BuildingInfo来自学校资产管理系统；CourseSettingInfo来自各院系办公系统的课程设置子系统。这些表在这里只是其原所在系统的一部分。

在具体查询过程中，如果全部直接从物理表查询，则要建立多重的联合(内联)查询，这样用起来很不方便，也容易出错；同时要从IIS发送更多的查询语句到SQL服务器，影响效率。因此建立以下的关键视图(被称为数据库的“外模式”)，方便查询。     

完整排课信息的视图(VIEW_Arrange)如表5-15所示。

表5-15    完整排课信息的视图VIEW_Arrange

完整选课信息的视图(VIEW_Select)如表5-16所示。

表5-16   完整选课信息的视图VIEW_Select

视图从表中将用到的一组记录提取出来组成一个虚拟表，而不管数据源中的其他信息，它可以改变这些记录的值，并把更新结果送回到源表中。从用户的观点来看，视图和基本表是一样的。作为数据库的一个重要概念，视图有以下许多优点。

    (1)提供了一定程度的逻辑独立性。当数据库重新构造时，数据库整体的逻辑结构将发生变化。如果用户程序是通过视图来访问数据的，视图相当于用户的外模式，只需要修改视图定义来保证用户的外模式不变，因此用户的程序也不必改变。

    (2)有利于数据保密。对不同的用户定义不同的视图，而且只授予用户访问自己的视图的权限，使其无法看到其他用户的数据。

    (3)简化了用户的操作。视图机制使用户把注意力集中在自己关心的数据上。这种视图所表达的数据的逻辑结构与基本表相比，更易于被用户理解。而对视图的操作实际上是把对基本表(尤其是多个基本表)的操作隐藏了起来，大大简化了用户的操作，同时提高了执行效率，减小了网络流量。

    在数据库管理系统中，保证数据库中的数据完整性是非常重要的。所谓数据完整性，就是指存储在数据库中数据的一致性和正确性。约束定义关于列中允许值的规则，是强制完整性的标准机制。使用约束优先于使用触发器、规则和默认值。查询优化器也使用约束定义生成高性能的查询执行计划。

  最后依旧给出各表之间的约束关系图（图5-1）。在SQL server联机帮助中，将数据完整性解释如下：“存储在数据库中的所有数据值均正确的状态。如果数据库中存储有不正确的数据值，则该数据库称为已丧失数据完整性。”强制数据完整性可确保数据库中的数据质量。同时该图也暗示了各表时间的层次关系。

图5-1   数据库各表之间的关系图

• 系统的实现

在这一章里主要是对学生选课系统的编码实现。系统建模是非常重要的，它对整个系统的实现不单单起了提纲契领的作用，而且对于某些复杂功能模块的代码规定了具体的实现逻辑(这里只对一些复杂的核心模块进行了这样的建模——活动图就是起这个作用的。但是最终系统依然要依靠编码来实现。而且一般并不对系统进行完全细致的建模，所以编写代码时仍然有很大的空间。由于同样的原因，甚至在编写代码的时候才向上回溯，修改原来建立的模型。总有一些问题是要等到具体实现的时候才能清楚展现出来的，而不是说这里的模型没有起作用。

StudentCourseSettlement系统只有三个子系统，即登录控制、排课和选课。有的子系统实现的功能块比较多，这些功能块之间具有层次关系。这里首先罗列本系统用到的所有页面、它们在系统中所起的作用以及它们之间的层次关系。表6-1示出了用到的所有页面它们的作用以及所在的相对存储位置。由于是按结构来组织文件，所以存储位置本身就反映了其各自所属的功能模块。

表6-1    StudentCourseSettlement用到的页面表

下面按照它们所属的子系统的顺序选一些加以剖析这些页面，同时在存储过程的时候介绍相应的存储过程。

• 系统首页default.asp

首先介绍StudentCourseSettlement系统的首页。界面如图6-1所示。

图6-1    系统的首页