【導(dǎo)讀】課題名稱考試管理系統(tǒng)開發(fā)。院、系、部計(jì)算機(jī)科學(xué)系。專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。指導(dǎo)教師XX(講師)

　　

【正文】 基因遺傳）、進(jìn)化（基因突變）優(yōu)勝劣汰（優(yōu)的基因大量被遺傳復(fù)制，劣的基因較少被遺傳復(fù)制）。其實(shí)質(zhì)就是一種把自然界有機(jī)體的優(yōu)勝劣汰的自然選擇、適者生存的進(jìn)化機(jī)制與同一群體中個體與個體間的隨機(jī)信息交換機(jī)制相結(jié)合的搜索算法。運(yùn)用遺傳算法求解問題首先需將所要求解的問題表示成二進(jìn)制編碼，然后根據(jù)環(huán)境進(jìn)行基本的操作： selection， crossover， mutation?? 這樣進(jìn)行不斷的所謂 “ 生存選擇 ” ，最后收斂到一個最適應(yīng)環(huán)境條件的個體上，得到問題的最優(yōu) 解。 Simple_Geic_algorithm() { t:=1。 /*變量 t表示迭代代數(shù) */ 選擇編碼方式 產(chǎn)生初始群體 計(jì)算初始群體的適應(yīng)性值 選擇 交換 變異 計(jì)算新一代群體的適應(yīng)性值 Y 如果不滿足條件 N 計(jì)算完成 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 20 頁 初始化候選解群體 Population(t)。 計(jì)算各個解的適應(yīng)值 。 do while(終止條件不滿足 ) { 隨機(jī)地將群中的個體兩兩配對 ,進(jìn)行交配操作 。 執(zhí)行變異操作 。 利用選擇機(jī)制形成下一代候選取 :Population(t+1):=Selection(Population(t))。 t:=t+1。 } } 167。 遺傳算法應(yīng)用 一般來說，用戶在自動組卷時會對試卷的質(zhì)量提出多方面的要求，如總題量、平均難度、題型比例等，自動組卷就應(yīng)最大程度的滿足用戶的要求。因此，在組卷之前，我們首先為自動組卷過程建立控制指標(biāo)相應(yīng)狀態(tài)空間 D， D=[]， D 的每一行由某一試題的控制指標(biāo)組成，如題號、題型、 分值 、難度等，并且這些屬性指標(biāo)都進(jìn)行編碼表示成二進(jìn)制形式，而每一列是題庫中的某一指標(biāo)的全部取值。 試題庫中的每一道試題在建庫時都輸入了相應(yīng)的屬性指標(biāo)。 考試自動出題的遺傳算法如下： (1) 根據(jù)考方的出題要 求，規(guī)劃狀態(tài)空間庫 D 中的數(shù)據(jù) 。 (2) 初始化試題庫 [STK]。隨機(jī)從題庫中抽出一組試題，并進(jìn)行編號STK[1],STK[2]??STK[j], 確定合適的交換概率 Pc 和變異概率 Pm；并定義其適應(yīng)值 flexibility[k](k=1,2??j) ， flexibility[k]0 (k=1,2??j) (3) 從試題庫 [STK]中取出 STK[m](0≤m≤j) 與狀態(tài)空間庫 [D]中的指標(biāo) D[n] (0≤n≤i) 進(jìn)行匹配。如果 STK[m]與 D[n]完全匹配，則flexibility[k]flexibility[k]+1 如果不匹配，則有 flexibility[k]flexibility[k]+0 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 21 頁 (4) 進(jìn)行淘汰選擇，保留具有高適應(yīng)度的試題。即把 flexibility[k]為 0的 STK[m]去掉，這樣就生成了一個新的試題模型 STK[h]。 (5) 重復(fù)過程 2生成新的試題模型 STK[p]。按一定的交換概率 Pc 從 [STK]中隨機(jī)選取模型 STK[h]和 STK[p]，交換彼此位串中對應(yīng)的值，產(chǎn)生新的試題模型 STK[h]、 STK[p]，如 交換前 STK[h]=1 1 0 1 0 1 1 STK[p]=0 0 1 1 1 1 0 交換前 STK[h]=1 1 1 1 0 1 1 STK[p]=1 1 1 1 1 1 0 (6) 按一定的變異概率從題庫 [STK]中隨機(jī)選出一試題模型 STK[h]進(jìn)行基因突變，產(chǎn)生一個新的試題模型。 (7) 在完成以上選擇、交叉、變異步驟后，產(chǎn)生一個考試試題模型，按照事先確定的誤差精度對其進(jìn)行收斂性的判別，當(dāng)其適應(yīng)度高時，試題組卷成功，轉(zhuǎn)向步驟 8，如果其適應(yīng)度低，則轉(zhuǎn)向步驟 3繼續(xù)執(zhí)行。 (8) 輸出相應(yīng)的考試試題，組卷結(jié)束。 以上用遺傳算法抽題時，交換概率 Pc 和變異概率 Pm 的確定很重要。 Pc太小使選題工作進(jìn)展緩慢，太大則會破壞適應(yīng)值高的試題模型。 在自動選題時，選題的方式可采用父輩挑選和生存選擇兩種。父輩挑選就是采用不返回隨機(jī)抽樣，它使每個題目都有被選中的可能；生存選擇采用允許父輩和子代進(jìn)行競爭，并讓其中的優(yōu)良者進(jìn)入下一輪競爭環(huán)境的二分之一擇優(yōu)選擇。兩種選擇方式共同作用于選題保證了選題的順利完成。在選題的過程中，哪一道題目被選中是一個非均勻隨機(jī)事件，其概率依賴于上一次選題的過程。 本次設(shè)計(jì)的組卷程序設(shè)計(jì)了一個隨機(jī)選取法和一個 遺傳算法 。隨機(jī)選取法，能很好地控制試卷中試題難度的分布情況，但組卷的 時間較長 ； 遺傳算法，組卷速度較快，但鑒于本人水平有限，沒有很好地對難度分布情況和分值進(jìn)行控制。所以本系中仍然采用了最初設(shè)計(jì)的隨機(jī)選取法。 要使自動出題的誤差精度和收斂速度進(jìn)一步得到改進(jìn)，還需要做出更深的研究。 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 22 頁 第 5 章 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) 167。 模 塊 及 流 程 設(shè) 計(jì) 系統(tǒng)基本模塊結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用 C/S 模式結(jié)構(gòu)： 服務(wù)器端分為兩個子系統(tǒng)：監(jiān)考管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。這兩個子系統(tǒng)，由同一個登錄界面進(jìn)行登錄，只要在登錄時，選擇不同的登錄方式。監(jiān)考管理子系統(tǒng)的主要功能是對考試過 程管理的進(jìn)行管理，它括如下模塊：自動生成試卷模塊、開啟考試模塊、追加考生模塊、回收試卷模塊、考試監(jiān)控模塊；系統(tǒng)管理子系統(tǒng)的主要功能是對整個系統(tǒng)的設(shè)置、數(shù)據(jù)等的維護(hù)和管理，它包括如下模塊：試題管理模塊，考生管理模塊，系統(tǒng)管理員管理模塊，考場管理模塊，監(jiān)考員管理模塊，成績管理模塊。管理員通過登錄界面登錄，進(jìn)入管理界面，錄入試題庫，考生報名信息，監(jiān)考員信息，考場信息等資料?？荚嚂r，監(jiān)考員通過登錄界面登錄進(jìn)入考試管理界面，首先點(diǎn)擊試卷生成下拉菜單選項(xiàng)，系統(tǒng)自動生成試卷，試卷生成完成后，然后點(diǎn)擊開戶考試，這時考生就可 以開始參加考試了，監(jiān)考員進(jìn)入考試監(jiān)控狀態(tài)，在考試過程中，監(jiān)考員可以強(qiáng)制考生交卷，也可以延長考生考試時間，考試結(jié)束后，系統(tǒng)回收試卷，自動閱卷，并給出成績。 客戶端也分為兩個子系統(tǒng)：考試子系統(tǒng)和成績查詢子系統(tǒng)。其中成績查詢子系統(tǒng)，是基于 WEB 的，考生可以通過 Inter 輸入準(zhǔn)考證號和密碼，查詢考試成績；考試子系統(tǒng)是考試管理系統(tǒng)的一個設(shè)計(jì)重點(diǎn)，它的主要功能是提供考生考試環(huán)境，考生上機(jī)考試，首先進(jìn)行身份驗(yàn)證，然后進(jìn)行頭相采集，再進(jìn)入答題，答題有時間限制，系統(tǒng)自動計(jì)時，考試結(jié)束后，考生答案提交并保存在服務(wù)器上，服 務(wù)器端程序作出相應(yīng)處理，并把結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì) 一個好的信息管理系統(tǒng)，友好的用戶界面是非常重要的，所以界面設(shè)計(jì)在整個設(shè)計(jì)過程中，是必須考慮到的。由于時間和 Photoshop 水平的限制，此次設(shè)計(jì) 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 23 頁 只對系統(tǒng)的兩個界面進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，一個是考生登錄界面，另一個是服務(wù)器端登錄界面。 ? 考生登錄界面圖如圖 所示： 圖 考生登錄界面圖 ? 服務(wù)器管理登錄界面圖如圖 ： 圖 服務(wù)器管理登錄界面 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 24 頁 考慮到便于操作，在每個輸入框中 如果輸入回車，就跳轉(zhuǎn)到下一個輸入框，在密碼欄中輸入回車就觸發(fā)登錄按鈕事件，每個輸入框在獲焦時，其中的文本就被全選。考慮到登錄界面是最先啟動的窗體，用戶必須在此進(jìn)行身份驗(yàn)證后，才能進(jìn)入其它界面，所以把登錄界面設(shè)置為置頂窗體即把相應(yīng)窗體的 TopMost 屬性設(shè)置為 True。 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) (1) 根據(jù)需求分析，確定系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ,如圖 所示 圖 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖 考試管理系統(tǒng)體制 服務(wù)器 客戶端 系統(tǒng)維護(hù)管理模塊 試題管理模塊 考試管理模塊 考生管理模塊 考試子系統(tǒng) 成績查詢管理子系統(tǒng) 監(jiān)考管理子系統(tǒng) 系統(tǒng)管理子系統(tǒng) 成績管理模塊 試卷生成模塊 開啟考試模塊 考試監(jiān)控模塊 試卷回收模塊 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 25 頁 (2) 為系統(tǒng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)的對象，考試過程的實(shí)現(xiàn)總體流程設(shè)計(jì)是相當(dāng)重 要的，只有把握好系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和總體流程，才能有條理地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)總體流程如圖 所示： 圖 系統(tǒng)總體流程圖 Y N 服務(wù) 器 客 戶端 開啟考試 提交 登錄 信息 詢問服務(wù)器 ， 是 否已經(jīng)開考 回送 信息 , 已 開 啟考試成為 驗(yàn)證用戶 驗(yàn)證 通過， 回送確認(rèn)信息 ， 并 傳送試題 信息正確 驗(yàn)證失敗，回送失敗信息 N Y 登錄 成功之路 頭相采集 進(jìn)入 考試 完成考試 提交考試答案 及 客戶端信息文件 退出系統(tǒng) 考試 結(jié)束 處理 考試結(jié)果 退出系統(tǒng) 監(jiān)考員登錄 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 26 頁 (3) 考試子系統(tǒng)，考生進(jìn)入登錄界面，進(jìn)行登錄，登錄成功，即可進(jìn)入頭相采集，然后進(jìn)入考試，考試完成后，提交試卷，退出系統(tǒng)。 考試子系統(tǒng)的流程圖，如圖 所示： 圖 考試子系統(tǒng)的流程圖 (4) 考生在服務(wù)成績公布后，就可以通過 Inter 進(jìn)行成績查詢，在網(wǎng)頁中輸入準(zhǔn) 考證號和密碼，即可查詢到自己的考試成績。成績查詢模塊流程圖，如圖 所示： 圖 成績查詢模塊流程圖 考生登錄 登錄成功 查詢成績 N Y N 考生登錄 登錄 成功 ? 考 試 退出系統(tǒng) I 小于 3 登錄失敗次數(shù)大于 3 Y 頭相采集 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 27 頁 (5) 系統(tǒng)管理通過登錄界面登錄后，進(jìn)入系統(tǒng)管理界面，對系統(tǒng)進(jìn)行管理 。系統(tǒng)管理子系統(tǒng) 流程圖，如圖 所示 圖 45 服務(wù)器端管理系統(tǒng)流程圖 圖 167。 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 通過需要分析和模塊設(shè)計(jì)，確定本系統(tǒng)主要需要如下數(shù)據(jù)表：試題庫，系統(tǒng)管理員信息表，考場信息表，監(jiān)考員信息表，考生報名信息表，考生成績表，校區(qū) 信息表，系部信息表，專業(yè)信息表，考試信息表，考生考試信息表（臨時表）。下面對各表的結(jié)構(gòu)進(jìn)入詳細(xì)說明。 N 管理員登錄 登錄成功成名遂 進(jìn)入管理主界面 系統(tǒng)管理工作 添加管理員工 添加監(jiān)考員 修改資料 試題管理 添加試題 修改試題 考生管理工作 添加考生 考生信息維護(hù)世界和平 成績管理 成績統(tǒng)計(jì) 成績發(fā)布 Y 刪除試題 湖 南 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 28 頁 試題庫數(shù)據(jù)表 試題庫分題型建立數(shù)據(jù)表，這樣有利于各類型的考試組卷時，可以有不能的題型，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)充，本次設(shè)計(jì)，只考慮四種題型：選擇題，填空題，判斷題，程序題。每種題型的數(shù)據(jù)表都設(shè)計(jì)有：科目代碼、難度等級、分值、題目內(nèi)容、參考答案等部分，其中科目代碼表示該題目所屬科目，難度等級表示該題目的難度劃分（題目難度等級可分為 4），分值表示該題目的分值數(shù)量，試題類型表示該題目所屬題 型（如選擇題、填空題等），題目內(nèi)容用于存儲試題