【文章內(nèi)容簡介】 信息。用戶權(quán)限信息在應(yīng)用程序段配置，不能有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接驗(yàn)證，效率一定程度上降低了。圖23 B/S架構(gòu) C/S和B/S的比較通過前面的介紹得知，C/S結(jié)構(gòu)一部分應(yīng)用在客戶端，一部分在服務(wù)器端，主要適用場景為小規(guī)模局域網(wǎng)范圍內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)共享性、安全性要求不是太高，但是對(duì)軟件要求較高，專業(yè)化程度高，對(duì)客戶機(jī)的有一定的要求。B/S架構(gòu)大部分的工作都在服務(wù)器端進(jìn)行，少數(shù)數(shù)據(jù)解析在瀏覽器端進(jìn)行，客戶端基本負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的展示，工作承擔(dān)量少，用戶總成本較低?？蛻舳松?jí)只需要注意瀏覽器的兼容性即可，維護(hù)成本降低了。B/S適合較大訪問的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，利于資源共享，對(duì)于數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限設(shè)置較為嚴(yán)格，經(jīng)過硬件防火墻的處理，安全性較高。B/S架構(gòu)對(duì)服務(wù)器要求很高，必須能夠運(yùn)行WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，且響應(yīng)速度快。B/S的優(yōu)點(diǎn)有：（1）系統(tǒng)開發(fā)快速、容易維護(hù)。B/S功能分為WEB前端和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理，開發(fā)工作降低。(2)操作簡單。僅僅通過瀏覽器就能夠訪問較為有好多的界面，系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)更為容易，視覺效果更佳。而且使用起來也變得容易。（3）信息共享容易，只需要有網(wǎng)絡(luò)就能夠訪問信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和處理。 RUP開發(fā)過程RUP(Rational Unified Process，Rational統(tǒng)一過程)是一個(gè)先進(jìn)的通用軟件開發(fā)過程框架，遵循它的開發(fā)方法可以在進(jìn)度和成本的范圍內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。值)。在RUP中，軟件的生命周期是由一系列迭代組成的，這些迭代都是由軟件項(xiàng)目分解成的許多袖珍項(xiàng)目。每個(gè)迭代都產(chǎn)生以內(nèi)部版本形式交付的實(shí)際結(jié)果，其中每個(gè)內(nèi)部版本會(huì)增加一個(gè)增量并表明所關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)得以降低[16]?！UP中有核心過程工作流6個(gè)和核心支持工作流3個(gè)。核心過程工作流在整個(gè)生命周期中被多次訪問，在項(xiàng)目中工作流輪流使用，且每次迭代中各個(gè)工作作為不同的重點(diǎn)和以不同強(qiáng)度重復(fù)出現(xiàn)[17,18]。（1）商業(yè)建模工作流描述了怎樣為新的目標(biāo)組織開發(fā)構(gòu)想，再基于構(gòu)想進(jìn)行組織的過程，角色和責(zé)任定義，局限于商業(yè)用例模型和商業(yè)對(duì)象模型中。（2）需求工作流的目標(biāo)是對(duì)系統(tǒng)應(yīng)該做什么進(jìn)行描述，就這一描述促使開發(fā)人員和用戶達(dá)成共識(shí)。（3）分析和設(shè)計(jì)工作流將需求轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開發(fā)一個(gè)健壯的且設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)環(huán)境相匹配結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其性能。（4）實(shí)現(xiàn)工作流的目的包括三方面：代碼組織的結(jié)構(gòu)在定義子系統(tǒng)時(shí)采用層次化的形式進(jìn)行定義；出現(xiàn)的形式為組件，包括了開發(fā)的類和對(duì)象；將開發(fā)出的組件作為單元進(jìn)行測試以及集成由結(jié)果成為可執(zhí)行的系統(tǒng)。（5）測試工作流用來驗(yàn)證對(duì)象相互間的交互作用，目的為確保軟件中組件正確集成，需求已被正確實(shí)現(xiàn)，在軟件部署之前識(shí)別缺陷并處理。（6）部署工作流的主要目的是將生成的成功版本作為軟件交付到最終用戶手中。（7）配置和變更管理工作流用來描述在項(xiàng)目中控制各個(gè)項(xiàng)目成員的輸出。（8）軟件項(xiàng)目管理以成功交付使用戶滿意的產(chǎn)品為目標(biāo)，綜合平衡可能產(chǎn)生沖突的各種目標(biāo)，管理風(fēng)險(xiǎn)，克服各種約束。（9）環(huán)境工作流的作用是提供開發(fā)過程和軟件開發(fā)環(huán)境給軟件開發(fā)組織。 Java EE技術(shù)架構(gòu)Java EE是一套全然不同于傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu)[19]，包含許多組件，主要可簡化且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，進(jìn)而提高可移植性、安全與再用價(jià)值。Java EE核心是一組技術(shù)規(guī)范與指南，其中所包含的各類組件、服務(wù)架構(gòu)及技術(shù)層次，均有共同的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格，讓各種依循Java EE架構(gòu)的不同平臺(tái)之間，存在良好的兼容性，解決過去企業(yè)后端使用的信息產(chǎn)品彼此之間無法兼容，企業(yè)內(nèi)部或外部難以互通的窘境。SSH2是spring、strutshibernate的縮寫[20]，是基于Java EE進(jìn)行開發(fā)的一個(gè)優(yōu)秀的開源架構(gòu)組合，是一個(gè)輕量級(jí)的開發(fā)平臺(tái)。Spring框架的主要優(yōu)勢(shì)之一就是分層架構(gòu)，它允許使用者選擇使用需要的組件，同時(shí)為 Java EE 應(yīng)用程序開發(fā)提供集成的框架。其功能強(qiáng)大，具有方便解耦，簡化開發(fā)、AOP編程的支持、聲明式事務(wù)的支持、方便集成各種優(yōu)秀框架等特點(diǎn)。Struts作為Apache軟件基金會(huì)贊助的開源項(xiàng)目之一，實(shí)現(xiàn)了基于Java EE應(yīng)用的三層設(shè)計(jì)模式(MVC)的應(yīng)用框架，基于Sun Java EE平臺(tái)的MVC框架的實(shí)現(xiàn)主要靠Servlet及SP技術(shù)[21]。Hibernate是一個(gè)持久化的對(duì)象關(guān)系映射框架，而且提供了源碼。它對(duì)JDBC進(jìn)行了輕量級(jí)的對(duì)象封裝，提供了許多有用的模板和接口供程序調(diào)用，這使得JAVA程序員可以盡量使用對(duì)象編程思維來對(duì)數(shù)據(jù)庫做操作。 開發(fā)工具Eclipse 是一個(gè)開發(fā)開發(fā)環(huán)境，是基于Java的開源可擴(kuò)展開發(fā)平臺(tái)[22]。就其本身而言，它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。Eclipse是著名的跨平臺(tái)的自由集成開發(fā)環(huán)境（IDE），主要用來Java語言開發(fā)，眾多插件的支持使得Eclipse擁有靈活性，這是其他功能相對(duì)固定的開發(fā)平臺(tái)軟件很難具有的。大多數(shù)用戶將 Eclipse當(dāng)作Java來使用，針對(duì)希望擴(kuò)展 Eclipse 的軟件開發(fā)人員，允許構(gòu)建與Eclipse環(huán)境無縫集成的工具。Eclipse是使用Java語言開發(fā)的，用途并不限于 Java 語言；例如，支持C/C++等編程語言的插件已經(jīng)可用。Eclipse 框架可用來作為與軟件開發(fā)無關(guān)的其他應(yīng)用程序類型的基礎(chǔ)，比如內(nèi)容管理系統(tǒng)。 WebStorm是JetBrains公司旗下一款JavaScript開發(fā)工具。被廣大中國JS開發(fā)者譽(yù)為“Web前端開發(fā)神器”、“最強(qiáng)大的HTML5編輯器”、“最智能的JavaSscript IDE”等。它具有快速智能的代碼提示和補(bǔ)全支持重構(gòu)、支持代碼格式化細(xì)節(jié)的自定義、良好的編輯體驗(yàn)(如快速定位最近的編輯、快速查看代碼結(jié)構(gòu)及定義等)、輕量、快速等特點(diǎn)[23]。 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)屬于一種使用計(jì)算機(jī)來輔助管理數(shù)據(jù)的方法[24]，它是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。它通過研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理以及應(yīng)用的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，并利用這些理論來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和理解的技術(shù)。如何組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如何高效地獲取和處理數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要研究內(nèi)容。數(shù)據(jù)的共享問題是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的根本目標(biāo)。常見的數(shù)據(jù)庫有SQL Server、MySQL、ORACLE、DB2等。SQL Server是由Microsoft開發(fā)和推廣的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），功能全面，集成了企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)管理，使用商業(yè)智能工具。SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫引擎可以進(jìn)行安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能夠處理關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其可以構(gòu)建高可靠性和可用性的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序 [25]。Oracle10g數(shù)據(jù)庫是第一款為網(wǎng)格計(jì)算而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫[26]，繼承了Oracle數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的各種優(yōu)勢(shì)，又融入了網(wǎng)格計(jì)算的各種新的性能特點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有些高校在校師生高達(dá)幾萬人，存在大量的數(shù)據(jù)資源需要處理和存儲(chǔ)。同時(shí)，在學(xué)生信息管理系統(tǒng)投入使用后，每天通過該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的信息處理數(shù)量也是非常巨大的，系統(tǒng)在某些特定的時(shí)間內(nèi)訪問量會(huì)達(dá)到高峰，比如在學(xué)生入學(xué)和畢業(yè)時(shí)間，工作人員進(jìn)行學(xué)生信息錄入，學(xué)生進(jìn)行個(gè)人信息的修改和查詢工作，因此所選用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器必須能支持大量交易處理和大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在綜合考慮各個(gè)數(shù)據(jù)庫的硬件需求和性能上，本文采用Oracle l0g數(shù)據(jù)庫將作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。Oracle也是以SQL（高級(jí)結(jié)構(gòu)化查詢語言）的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，在創(chuàng)建表格和存儲(chǔ)過程時(shí)和SQL Server數(shù)據(jù)庫略有不同。Oracle數(shù)據(jù)具有出色的可移植性，其應(yīng)用平臺(tái)性能良好，開發(fā)平臺(tái)安全穩(wěn)定，是電子商務(wù)等安全性要求較高系統(tǒng)的首選。另外，Oracle數(shù)據(jù)庫具有分布式數(shù)據(jù)庫能力，能否進(jìn)行遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)訪問，可以進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)拷貝和復(fù)制[27]。 UML建模語言標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML是一種規(guī)范化的良好的建模語言[28]，從軟件系統(tǒng)開發(fā)角度思考，它可以完成系統(tǒng)可視化、詳述、構(gòu)造、文檔化操作，主要應(yīng)用在分析與設(shè)計(jì)階段。UML的主要特點(diǎn)是表達(dá)能力豐富，它汲取了許多概念并成為業(yè)界術(shù)語，并且在規(guī)范文檔中對(duì)這些概念的語義、概念的圖形表示法以及概念的使用規(guī)則都做了定義和詳細(xì)的描述，規(guī)范文檔有 《UML語義》文獻(xiàn)、《對(duì)象約束語言規(guī)約》等。標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML能夠完整實(shí)現(xiàn)OOA的面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型的完美表達(dá)。我們?cè)谲浖_發(fā)過程中，經(jīng)常使用建模語言，一是有助于更深的理解系統(tǒng)的需求和設(shè)計(jì)，二是能夠可視化的說明系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。建模語言為構(gòu)造系統(tǒng)提供了模板，以文檔形式描述決策行為。傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主要是基于ER模型，設(shè)計(jì)方式不能夠準(zhǔn)確地映射問題域和反映系統(tǒng)責(zé)任，不完全符合面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想。由于系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中ER的固定化，不能適應(yīng)學(xué)生管理信息系統(tǒng)的發(fā)展，難以進(jìn)行業(yè)務(wù)重組。某一階段的行為會(huì)影響到全局，增加了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)和工作量，這迫切需要使用更加靈活、健壯的模型來代替ER模型[29]。標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML是一種規(guī)范化的良好的建模語言，可以完成系統(tǒng)可視化、詳述、構(gòu)造、文檔化操作，主要應(yīng)用在分析與設(shè)計(jì)階段[30]。UML包括概念的語義，表示法和說明，提供了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)環(huán)境及組織結(jié)構(gòu)的模型?？梢暬９ぞ咛峁┝舜a和報(bào)表生成器，動(dòng)態(tài)完整的支持了UML。UML標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義一種標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過程，但它適用于迭代式的開發(fā)過程。它是為支持大部分現(xiàn)存的面向?qū)ο箝_發(fā)過程而設(shè)計(jì)的。UML共包括五種類圖 [31]，用例圖、靜態(tài)圖、行為圖、交互圖、實(shí)現(xiàn)圖。用例圖該類圖站在使用者的角度進(jìn)行考慮描述系統(tǒng)的功能，并且在描述功能的時(shí)候，指出了各功能使用者是怎么樣的操作者，說明各功能所對(duì)應(yīng)的對(duì)象身份；靜態(tài)圖包括類圖、對(duì)象圖和包圖三部分內(nèi)容；交互圖是對(duì)象間的相互的交互關(guān)系正是交互圖所描述的內(nèi)容。交互圖包括順序圖和合作圖；實(shí)現(xiàn)圖包括構(gòu)件圖、部件圖和配置圖三部分內(nèi)容。UML提供了三類基本的標(biāo)準(zhǔn)模型建筑塊：事物、聯(lián)系和圖形。這些建筑模塊間共存在四種基本聯(lián)系：依賴、泛化、聚合、關(guān)聯(lián)、實(shí)現(xiàn)等?！耙蕾嚒敝改Ｐ徒ㄖK間的語義聯(lián)系，其中一個(gè)獨(dú)立事物發(fā)生改變將影響另一個(gè)的語義。“泛化”指模型建筑塊間的一般與特殊的聯(lián)系。“關(guān)聯(lián)”指模型建筑塊間的結(jié)構(gòu)性連接。“實(shí)現(xiàn)”指模型建筑塊之間的一種語義聯(lián)系，一個(gè)規(guī)定一組約定(協(xié)議)，另一個(gè)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。例如：接口和實(shí)現(xiàn)該接口功能的組件、類間的聯(lián)系就是實(shí)現(xiàn)聯(lián)系。聚合”是一種特殊的關(guān)聯(lián)，表示結(jié)構(gòu)整體和部分關(guān)系[32]。比較好的建模工具有Rational Rose、EA、PowerDesign。Rational Rose是Rational公司推出的統(tǒng)一建模語言可視化建模工具，用于可視化建模和公司級(jí)水平軟件應(yīng)用的組件構(gòu)造[33]。ROSE在開發(fā)過程中的各種語義、模塊、對(duì)象以及流程，狀態(tài)等描述比較好，能夠從各個(gè)方面和角度來分析和設(shè)計(jì)，使軟件的開發(fā)藍(lán)圖更清晰，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加明朗，對(duì)系統(tǒng)的代碼框架生成有很好的支持。但對(duì)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)管理和數(shù)據(jù)庫端的迭代不是很好。Power Designer原是一種數(shù)據(jù)庫建模工具。后來引入了對(duì)UML的支持，對(duì)面向?qū)ο笳Z言如 C++、Java、C等支持不錯(cuò)。 Enterprise Architect（EA）是一個(gè)全功能的、基于UML的visual CASE工具，主要用于設(shè)計(jì)、編寫、構(gòu)建并管理以目標(biāo)為導(dǎo)向的軟件系統(tǒng)[34]。論文在設(shè)計(jì)中使用到了Rational Rose工具。 排課算法介紹 優(yōu)先級(jí)回溯算法對(duì)于一般的回溯排課算法而言，對(duì)于排課解空間的搜索是完全隨機(jī)的[35]。在一般排課算法中將班級(jí)、課程、教師、教室和時(shí)間片作為排課的五個(gè)維度進(jìn)行遍歷搜索，尋找可行解，如果有可行解的話，則將這五個(gè)維度進(jìn)行組合，如果遍歷全部可能組合之后依然沒有可行解，則執(zhí)行回溯操作，對(duì)前一個(gè)排課對(duì)象重新進(jìn)行分配并以此類推，直到完成全部組合或回溯到第一個(gè)排課組合依然無法找到可行解為止。這樣的排課過程完全沒有考慮到各種現(xiàn)實(shí)情況下的排課需求，可能出現(xiàn)將公共必修課安排在晚上教學(xué)或者將每周4課時(shí)或 4 課時(shí)以上課程安排在連續(xù)多天教學(xué)的情況，這些安排都是會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的，也都是應(yīng)該在排課算法中避免發(fā)生了。 遺傳算法基本遺傳算法模擬自然進(jìn)化過程，包括選擇操作、交叉操作、變異操作[36]。首先要產(chǎn)生出初始種群，在基礎(chǔ)問題數(shù)據(jù)中隨機(jī)的選取若干個(gè)體形成初始種群，初始種群產(chǎn)生以后，運(yùn)用適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值。根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)值，判斷每個(gè)個(gè)體是不是滿足優(yōu)化準(zhǔn)則，如果不滿足就需要繼續(xù)進(jìn)行下一代個(gè)體的生產(chǎn)，可以通過交叉、變異操作產(chǎn)生出新的個(gè)體，從而構(gòu)成新的種群，再計(jì)算新種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值，這些值滿足優(yōu)化準(zhǔn)則就停止迭代，否則繼續(xù)產(chǎn)生下一代種群，直到滿足優(yōu)化準(zhǔn)則為止。與其他優(yōu)化方法相比，遺傳算法的特點(diǎn)是：1)群體搜索，易于并行化處理；2)不是盲目窮舉，而是啟發(fā)式搜索；3)適應(yīng)度函數(shù)不受連續(xù)、可微等條件的約束，適用范圍很廣。4)遺傳算法具有很好的兼容性。 排課算法綜合分析排課問題的研究最早開始于60年代， 此問題在數(shù)學(xué)上最早提出。Gotlieb提出一個(gè)課表問題的數(shù)學(xué)模型，并使用匈牙利算法解決了一個(gè)三維線性運(yùn)輸?shù)膯栴}。之后，很多人紛紛基于Gotlieb的模型進(jìn)行簡化或補(bǔ)充，做了很多實(shí)際的工作，但是解決課表問題的算法仍然是困難的。70年代中期，S．Even等人證明了課表問題是NP完全類問題，通過計(jì)算機(jī)難以找到該類問題的多項(xiàng)式算法。在此研究的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了基于經(jīng)驗(yàn)的自適應(yīng)專家系統(tǒng)， 局限于當(dāng)時(shí)的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，系統(tǒng)并未能夠解決排課問題[37]。八十年代末排課問題的研究有了新的發(fā)展，Kirkpatrick等人在八十年代末提出著名的模擬退火算法[38]，屬于基于迭代求解策略的一種隨機(jī)尋優(yōu)方法，但是對(duì)于尋求最優(yōu)解仍然無能無力。90年代印度專家運(yùn)用拉格朗日松弛法和二次分配法進(jìn)行求解，在一定程度上獲得了成功。遺傳算法的參數(shù)難以實(shí)際設(shè)置，對(duì)于算法的最優(yōu)解有較大影響。優(yōu)先級(jí)回溯算法沒有考慮到部分實(shí)際教學(xué)的場景，還需要人工進(jìn)行優(yōu)化。本排課系統(tǒng)采用的排課算法是基于優(yōu)先級(jí)的回溯排課算法，在一般的回溯排課算法基礎(chǔ)上加入本校各學(xué)院排課要求的排課優(yōu)先級(jí)結(jié)合形成的一種適用于學(xué)院排課的回溯算法。 小結(jié)從C/S和B/S架構(gòu)的詳細(xì)介紹和對(duì)比開始，介紹了信息管理系統(tǒng)的流行架構(gòu)，詳細(xì)描述了論文在設(shè)計(jì)和開發(fā)中使用的技術(shù)，包括RUP的