【文章內(nèi)容簡介】 照 Google 公司總裁 Larry Page 的演講， Google 正在用 3,000 臺運(yùn)行Linux系統(tǒng)的個人電腦在搜集 Web 上的網(wǎng)頁，而且以每天 30 臺的速度向這個微機(jī)集群里添加電腦，以保持與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展相同步。每臺微機(jī)運(yùn)行多個爬蟲程序搜集網(wǎng)頁的峰值速度是每秒 100 個網(wǎng)頁，平均速度是每秒 ，一天可以搜集超過 4， 000， 000網(wǎng)頁。 BR搜索引擎一詞在國內(nèi)外因特網(wǎng)領(lǐng)域被廣泛使用，然而他的含義卻不盡相同。在美國搜索引擎通常指的是基于因 特網(wǎng)的搜索引擎，他們通過網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人程序收集上千萬到幾億個網(wǎng)頁，并且每一個詞都被搜索引擎索引，也就是我們說的全文檢索。著名的因特網(wǎng)搜索引擎包括 First Search、 Google、 HotBot 等。在中國，搜索引擎通常指基于網(wǎng)站目錄的搜索服務(wù)或是特定網(wǎng)站的搜索服務(wù)，本人這里研究的是基于因特網(wǎng)的搜索技術(shù)。 BR 本課題研究的意義BR搜索引擎自動從英特網(wǎng)搜集信息，經(jīng)過一定整理以后，提供給用戶進(jìn)行查詢的系統(tǒng)。英特網(wǎng)上的信息浩瀚萬千，而且毫無秩序，所有的信息像汪洋上的一個個“小島”，網(wǎng)頁鏈接是這些“小島” 之間縱橫交錯的橋梁，而搜索引擎，則為你繪制一幅一目了然的信息地圖，供你隨時查閱。搜索技術(shù)的意義在此。 BR 本文的主要工作 BR搜索引擎是根據(jù)用戶的查詢請求，查找信息返回給用戶。為了保證用戶查找信息的精度和新鮮度，搜索引擎需要建立并維護(hù)一個龐大的索引數(shù)據(jù)庫。一般的搜索引擎由網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序、數(shù)據(jù)分析 ,查詢數(shù)據(jù)等部分組成。 BR 系統(tǒng)部件介紹 BR（ 1）網(wǎng)絡(luò)爬蟲 BR網(wǎng)絡(luò)爬蟲 (crawl)，是一個功能很強(qiáng)的 WEB 掃描程序。它可以在掃描 WEB 頁面的同時檢索其內(nèi)的超鏈接并加入掃描隊(duì)列等待以后掃描 。因?yàn)?WEB 中廣泛使用超鏈接，所以一個 crawl程序理論上可以訪問整個WEB 頁面。 BR為了保證網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人遍歷信息的廣度和深度需要設(shè)定一些重要的鏈接并制定相關(guān)的掃描策略。 BR（ 2）搜索 BR網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人將遍歷得到的頁面存放在系統(tǒng)緩存中，為了提高檢索效率，用正則表達(dá)式對得到的文本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 ,分析出 music 的超鏈接和名字并保存到 mysql數(shù)據(jù)庫內(nèi)方便查找而且執(zhí)行效率很高。 BR用戶輸入搜索條件后搜索程序?qū)⑼ㄟ^數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索然后把符合查詢要求的數(shù)據(jù)庫按照一定的策略進(jìn)行分級排列并且返回給用戶。 BR（ 3）基于 Struts 框架的 client 端 BRStruts 是一個基于 Sun J2EE 平臺的 MVC 框架，主要是采用 Servlet 和 JSP 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。由于 Struts能充分滿足應(yīng)用開發(fā)的需求，簡單易用，敏捷迅速，在過去的一年中頗受關(guān)注。 Struts 把 Servlet、 JSP、自定義標(biāo)簽和信息資源 (message resources)整合到一個統(tǒng)一的框架中。 BR（ 4） Tomcat 的 Web服務(wù)器 BRWeb 服務(wù)器是在網(wǎng)絡(luò)中為實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、資料查詢、數(shù)據(jù)處理等諸多應(yīng)用搭建基本平臺的服務(wù)器。 Web服務(wù)器如何工 作：在 Web 頁面處理中大致可分為三個步驟： BR第一步， Web 瀏覽器向一個特定的服務(wù)器發(fā)出 Web 頁面請求； BR第二步， Web服務(wù)器接收到Web頁面請求后，尋找所請求的 Web頁面，并將所請求的 Web頁面?zhèn)魉徒o Web瀏覽器； BR第三步， Web 服務(wù)器接收到所請求的 Web 頁面，并將它顯示出來。 BRTomcat 是一個開放源代碼、運(yùn)行 servlet 和 JSP Web 應(yīng)用軟件的基于 Java 的 Web 應(yīng)用軟件容器。 Tomcat 由ApacheJakarta 子項(xiàng)目支持并由來自開放性源代碼 Java 社區(qū)的志愿者進(jìn)行維護(hù) 。 Tomcat Server 是根據(jù) servlet 和 JSP 規(guī)范進(jìn)行執(zhí)行的，因此我們就可以說 Tomcat Server 也實(shí)行了ApacheJakarta 規(guī)范且比絕大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用軟件服務(wù)器要好。 BR（ 5） mysql的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 BRMySQL是最受歡迎的開源 SQL 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它由 MySQL AB 開發(fā)、發(fā)布和支持。 MySQL AB 是一家基于 MySQL 開發(fā)人員的商業(yè)公司，它是一家使用了一種成功的商業(yè)模式來結(jié)合開源價值和方法論的第二代開源公司。 MySQL 是 MySQL AB 的注冊商標(biāo)。BR/P P /P /p 摘要：我院基于“做中學(xué)”的教學(xué)理念，以項(xiàng)目為載體，研究“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的有機(jī)結(jié)合。本文介紹了我院的改革方案及實(shí)施效果。 br 關(guān)鍵詞 br本文來自：計算機(jī)畢業(yè)網(wǎng) ：課程融合；做中學(xué)；項(xiàng)目驅(qū)動 br br 1 引言 br br “面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是信息學(xué)科相關(guān)專業(yè)本科生的必修課程，也是專業(yè)基礎(chǔ)課程?！懊嫦?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程通過全面、系統(tǒng)地介紹面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念、分析方法、設(shè)計方法、基本語法和編程方法，使學(xué)生能深刻理解和領(lǐng)會面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的特點(diǎn)和風(fēng)格，類的封裝性、繼承性和多態(tài)性與程序的安全性、結(jié)構(gòu)性和靈活多樣性之間的關(guān)系，進(jìn)而掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法和編程基礎(chǔ)，并具備解決一般程序設(shè)計問題的能力；“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程有助于學(xué)生更有效地組織數(shù)據(jù)、設(shè)計高效的算法、完成高質(zhì)量的程序以滿足錯綜復(fù)雜的實(shí)際需要，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的組織方式和解決問題的思想。 br 在實(shí)際的教學(xué) 過程中，學(xué)生對這兩門課程的掌握和運(yùn)用不盡人意。一方面，相當(dāng)部分學(xué)生雖然學(xué)過了“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言”課程，但在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中卻難以利用面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計和實(shí)現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，影響了學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程知識的掌握；另一方面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是計算機(jī)科學(xué)的核心問題，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中沒有意識到這一點(diǎn)，以至于到了實(shí)際項(xiàng)目中不知道運(yùn)用所學(xué)的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”知識來解決實(shí)際問題。br br 2問題分析 br br “面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程作為非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，各高校在課時分 配和課程建設(shè)方面都非常重視，出現(xiàn)上述問題的原因主要是課程設(shè)置和教學(xué)方式上存在問題。 br 在現(xiàn)代教學(xué)體系中，從抽象數(shù)據(jù)類型和面向?qū)ο笥^點(diǎn)來討論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種主流，使得“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”兩門課程構(gòu)成了強(qiáng)相關(guān)的課程。但在當(dāng)前的實(shí)際教學(xué)中，這兩門課程被一直被設(shè)定為相互獨(dú)立的課程，課程間的教學(xué)出現(xiàn)了相互脫節(jié)現(xiàn)象，而且這種 br br 現(xiàn)象在許多高校的教學(xué)中普遍存在。 br 在實(shí)踐環(huán)節(jié)上，由于課程設(shè)置上的相對獨(dú)立，也使得兩門課程在實(shí)踐教學(xué)方面有相當(dāng)?shù)闹貜?fù)，雖然總體的實(shí)踐教學(xué)學(xué) 時很多，但各自側(cè)重點(diǎn)在實(shí)踐教學(xué)中沒有有效地體現(xiàn)，使得學(xué)生“事倍功半”，收效甚微。課程中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過于單一和相對獨(dú)立，也使得實(shí)踐環(huán)節(jié)與實(shí)際項(xiàng)目聯(lián)系過于松散，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力和實(shí)際工程能力很難得到鍛煉，也難以培養(yǎng)軟件開發(fā)中所必須的團(tuán)隊(duì)合作精神。 br br 3 課程改革方案及實(shí)施 br br 針對目前“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”和“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”這兩門課程教學(xué)中存在的問題，我們將這兩門課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，探索采用教師指導(dǎo)下的以項(xiàng)目為驅(qū)動的“做中學(xué)”教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。精心設(shè)計項(xiàng)目，將面向?qū)ο蟮?設(shè)計思想、程序設(shè)計語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)?shù)厝谌氲剿O(shè)計的項(xiàng)目當(dāng)中，有效整合兩門課程中的重疊部分，突出各自的側(cè)重點(diǎn)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學(xué)采用“做中學(xué)” (Learning By Doing)以及“按需教學(xué)” (Teaching On Demand)的方式進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生在具體項(xiàng)目過程當(dāng)中在掌握和熟練運(yùn)用高級語言的特征的同時，深入理解和鞏固相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識；教學(xué)采用的項(xiàng)目與實(shí)際項(xiàng)目接軌，提高學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；在教學(xué)過程中以項(xiàng)目組的方式組織學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。 br br 為了有效整合這兩門基礎(chǔ)課，我們精心設(shè)計了“ Mini數(shù)據(jù)庫”項(xiàng)目，該項(xiàng)目較好地包含了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中線性表、字符串、二叉樹、索引、查找、排序、文件等章節(jié)的主要內(nèi)容。通過該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程內(nèi)容的有機(jī)融合。 br Mini數(shù)據(jù)庫分為三個模塊：基本數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)庫內(nèi)核模塊，數(shù)據(jù)庫管理界面模塊。其中，數(shù)據(jù)庫管理界面模塊呈現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的總界面風(fēng)格及形式，在項(xiàng)目具體實(shí)施過程當(dāng)中，這一塊不作太多要求以免轉(zhuǎn)移項(xiàng)目重點(diǎn)，學(xué)生可以只完成控制臺形式界面。 br 基本數(shù)據(jù)庫模塊定義基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用哈希表和二叉樹結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)讀出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲，包括對最基本數(shù)據(jù)的查詢，刪除，修改和添加等操作。其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。其中 Index類創(chuàng)建索引， Matrix類以順序表形式存放所有數(shù)據(jù)，并且該類的設(shè)計融入了可利用空間表、模擬指針等思想，對學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有較大的啟發(fā)作用。 br br 數(shù)據(jù)庫內(nèi)核模塊 (如圖 2 所示 )主要負(fù)責(zé)對文件中數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)定義表及表的屬性，設(shè)置主鍵和外鍵，定義表之間的關(guān)聯(lián)以及實(shí)現(xiàn)表的更改等功能。 br br Mini數(shù)據(jù)庫 項(xiàng)目所涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本上基于本科教材中介紹的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在課本的基礎(chǔ)上稍做修改便可用于該項(xiàng)目，部分需要對教材所介紹的相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計以適于項(xiàng)目。每一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有其相關(guān)的代價和效益權(quán)衡，要完成項(xiàng)目，學(xué)生需要對多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性進(jìn)行評估來決定在什么情況下需要采取哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過該項(xiàng)目我們希望達(dá)到三個目的：br (1) 使學(xué)生熟悉一些常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形成了一個程序員的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)工具箱，對于實(shí)際中的很多問題，工具箱里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便是理想的選擇； br (2) 引入“權(quán)衡 (tradeoff)“的概念，在項(xiàng)目中通過分析不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的代價和效益來討論“權(quán)衡”的概念； br (3) 評估數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或算法的有效性，在項(xiàng)目過程中引導(dǎo)學(xué)生分析工具箱中哪一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合解決項(xiàng)目中的某一問題，這種技術(shù)也使得程序員能夠判斷自己或別人發(fā)明的新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的價值。 br 教學(xué)方式及實(shí)踐 br Mini數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在難度和復(fù)雜度上較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)高，如何引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的同時完成該項(xiàng)目是一個值得研究的問題。我們的做法是：首先在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生全面了解所要完成項(xiàng)目的 整體結(jié)構(gòu)，在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的過程中結(jié)合所學(xué)知識逐步完成系統(tǒng)的各個模塊，最終完成整個項(xiàng)目。 br 我們采用集課堂理論教學(xué)、開放實(shí)驗(yàn)、每周討論、網(wǎng)上答疑等多環(huán)節(jié)組成的立體化教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。 br 在課堂理論教學(xué)部分，根據(jù)所設(shè)計的項(xiàng)目我們對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，強(qiáng)調(diào)所學(xué)內(nèi)容在項(xiàng)目中的應(yīng)用。完成相關(guān)理論知識的講授后，指導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)知識解決課程項(xiàng)目中的問題，并且理論教學(xué)中部分內(nèi)容采取“做中教”方式進(jìn)行，教師在現(xiàn)場編寫程序完成教學(xué)任務(wù)，幫助學(xué)生克服“編程難”的心理陰影，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的 能力以及養(yǎng)成良好的編程風(fēng)格，該方法深受學(xué)生歡迎。 br 實(shí)驗(yàn)上機(jī)部分，學(xué)生以項(xiàng)目組的形式進(jìn)行組織， 3~4 名同學(xué)為一組，共同完成課程項(xiàng)目，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作能力。為了防止項(xiàng)目組中個別動手能力弱的學(xué)生不參與或少參與課程項(xiàng)目的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)工作，在課程項(xiàng)目進(jìn)行的同時，我們布置了相應(yīng)的課程實(shí)驗(yàn)，課程實(shí)驗(yàn)與教學(xué)內(nèi)容直接相關(guān)，并且對課程的項(xiàng)目有直接幫助作用，每一個學(xué)生都要單獨(dú)完成課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了給學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們采取開放實(shí)驗(yàn)形式，為學(xué)生提供了專門實(shí)驗(yàn)室。指導(dǎo)教師以 office hour 的形式解答學(xué)生問題， 并且每個班配備了一名指導(dǎo)教師和一名助教。 br 為了克服簡單的“說教”型教學(xué)，每一周由指導(dǎo)教師或助教召集開展“每周討論”活動，學(xué)生以自愿方式參與“每周討論”?！懊恐苡懻摗币詫W(xué)生為主體，由學(xué)生講解他們所設(shè)計的代碼以及所遇到的問題，特別鼓勵學(xué)生將上一周在課程項(xiàng)目或課程實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題提出來，由參與學(xué)生一起討論問題的解決辦法。為了鼓勵學(xué)生積極參與 “每周討論”活動，我們對積極參與討論和提出問題的學(xué)生在平時成績上予以體現(xiàn)，下一步我們將考慮對由學(xué)生評選“每周討論”活動積極分子，并給與獎勵。 br 課程網(wǎng)站是 課程教學(xué)的有機(jī)組成部分，我們逐步建立了相對完善的課程網(wǎng)站。課程網(wǎng)站在為學(xué)生提供課程資源、發(fā)布課程項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)任務(wù)的同時，為學(xué)生提供了網(wǎng)絡(luò)交流平臺。在“學(xué)習(xí)交流”板塊中，學(xué)生可以提出學(xué)習(xí)中遇到的問題，回答其他學(xué)生的提問。為了及時解決學(xué)生的提問，我們安排了教師和助教進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)值班。為鼓勵學(xué)生積極提問和回答其他學(xué)生問題，網(wǎng)上“學(xué)習(xí)交流”模塊中設(shè)計了加分功能，學(xué)生所得分?jǐn)?shù)將作為平時成績的重要組成部分。 br 采用上述方式，我們在湖南大學(xué)軟件學(xué)院 2021 級和 2021 級本科生中進(jìn)行了試點(diǎn)，每次挑選了 30 多位學(xué)生參加。第 一次挑選的學(xué)生在全年級中屬于較為優(yōu)秀的學(xué)生，完成情況非常好，其中兩位同學(xué)進(jìn)入微軟亞洲工程院實(shí)習(xí)，并將他們在本課程中完成的項(xiàng)目作為一個亮點(diǎn)向?qū)嵙?xí)單位介紹；第二次參加的學(xué)生的整體素質(zhì)處于全年級中等水平，也順利完成了整個項(xiàng)目。在前兩屆學(xué)生成功試點(diǎn)的情況下，目前我們對 2021 級本科生全面采用上述教學(xué)方式進(jìn)行“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和