【正文】 表 410 通知信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *n_id int 16 通知編號 n_title varchar 50 通知標題 n_massage text 通知內容 n_author varchar 20 發(fā)布者 n_vip int 8 通知優(yōu)先級 n_date date 發(fā)布日期 第 4章 數(shù)據(jù)庫設計 23 表 411為教室占用信息表，用于保存本學期教室占用的全部信息。綜合考慮通知面向對象的廣度和通知的重要性，確定優(yōu)先級為 教師發(fā)布通知的優(yōu)先級低于管理員發(fā)布的優(yōu)先級。其中 n_vip表示通知的優(yōu)先級。其中 r_available所表達的信息為該教室是否完好可以使用。表中每一條信息代表編號為 a_class_id 的班級需要出席編號為 a_subject_id 的課程。 表 46 課程信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *subject_id int 16 課程編號 subject_name varchar 20 課程名稱 subject_sweek int 8 課程起始學周 subject_academy int 8 開課學院 subject_eweek int 8 課程結束學周 subject_teacher_id varchar 12 任課教師工號 subject_axeam int 8 課程是否安排考試 subject_time_num int 8 課程學時總數(shù) subject_room_type int 8 課程所學教室類型 subject_area varchar 5 課程上課校區(qū) subject_arr int 16 課程是否被安排 表 47為課程安排信息表，用于保存安排成功的課程的安排信息。 表 44 學生信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *s_id varchar 12 學生號 s_name varchar 10 學生姓名 s_class int 8 所在班級編號 s_password varchar 16 個人密碼 表 45 教師信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *t_id varchar 12 教師工號 t_name varchar 10 教師姓名 t_academy int 8 教師所在學院 t_password int 16 個人密碼 表 46為課程表，用于保存本學期所需開設的全部課程的信息。 表 42 教學樓 信息表 字段 類型 長度 備注名稱 *b_id int 8 教學樓編號 b_area varchar 5 教學樓所在校區(qū) b_name varchar 20 教學樓名稱 表 43為班級表，用于保存當前在校的全部班級的信息。表 41為學院數(shù)據(jù)表，用于保存本校全部的學院信息。最終確定數(shù)據(jù)庫的結構如圖 41所示。 （ 6）對數(shù)據(jù)庫中的部分表做調整，進一步減少數(shù)據(jù) 的冗余。 （ 4）本著保證數(shù)據(jù)完整性、盡量減少數(shù)據(jù)冗余的基本原則確定數(shù)據(jù)庫中表的數(shù)量以及表中的數(shù)據(jù)項的劃分。 （ 2）根據(jù)系統(tǒng)的需求首先對數(shù)據(jù)庫進行了概念設計，通過對系統(tǒng)中涉及到的數(shù)據(jù)進行分類聚合和概括，最終對教室、教師、學生、班級和課程等主體建立了抽象的數(shù)據(jù)模型。燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 18 第 4 章 數(shù)據(jù)庫設計 數(shù)據(jù)庫設計 數(shù)據(jù)庫設計是系統(tǒng)設計中必不可少的一個階段，教室管理系統(tǒng)屬于一個信息管理系統(tǒng)，而信息管理系統(tǒng)的本質就是一個對數(shù)據(jù)進行管理的工具，因此數(shù)據(jù)庫設計的 好壞直接關系著管理的復雜程度。 數(shù)據(jù)字典 在上一節(jié)中通過數(shù)據(jù)流圖對系統(tǒng)進行了邊界劃分，本節(jié)將以數(shù)據(jù)字典的形式具體說明數(shù)據(jù)流圖中的 主要數(shù)據(jù)對象的 信息，以便開發(fā)過程中的程序 設計 及數(shù)據(jù)庫設計。 （ 4）當確定所有數(shù)據(jù)已經(jīng)成功導入后，管理員可以開始使用系統(tǒng)進行排課，排課程序執(zhí)行結束后，系統(tǒng)生成安排失敗課程的報表，管理員將此表交至教務人員，然后教務人員根據(jù)失敗課程的任課教師以及所有出席班級的現(xiàn)有課程通過手工方式安排課程的上課時間，若時間仍無法調度成功可以考慮更換任課教師或將課程安排至 非正常授課時間（如周末或者晚上）。 管 理 員教 室 基 本 信 息事 務教 室 占 用 信 息事 務用 戶 信 息事 務未 排 課 程教 室 基 本 信 息課 程 安 排 信 息課 程 安 排 信 息用 戶 信 息教 室 占 用 信 息教 務 人 員統(tǒng) 計 的 教 室 數(shù) 據(jù)1教 室 基 本 管 理2自 動 排 課7查 看 未 排 課 程D教 室 基 本 信 息D課 程 安 排 信 息D用 戶 信 息D教 室 占 用 信 息6教 室 占 用 信 息5用 戶 密 碼 管 理4課 程 用 戶 信 息 管 理3手 動 排 課事 務課 程 及 用 戶 信 息事 務課 程 時 間 安 排 信 息課 程 信 息D課 程 信 息課 程 信 息教 室 信 息用 戶 信 息課 程 信 息未 排 課 程 圖 31 教室管理系統(tǒng)管理員模塊數(shù)據(jù)流程圖 （ 3）管理員使用系統(tǒng)將上步中提交的 Excel 文件導入數(shù)據(jù)庫。 （ 2）排課之前教務人員需要手工做的工作有：確定本學期所有需要安排的課程；確定每 門課程需要出席的班級；確定每門課程的任課教師；確定每門課程上課所需教室的類型；確定每門課程開課的學周；確定每門課程的燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 總學時數(shù)。 由于排課過程涉及課程、班級、教師和教室等多方面的信息，因此排課過程不可能由軟件獨立完成，現(xiàn)在對排課流程進行描述，在描述過程中確定系統(tǒng)邊界，明確系統(tǒng)功能。而管理員模塊的功能相對來說較為復雜，無論是數(shù)據(jù)管理還是排課過程都涉及到與外界的數(shù)據(jù)交換 ，因此對該模塊建立數(shù)據(jù)流程圖，如圖 31。其具體內容見下一章數(shù)據(jù)庫設計部分。 對于可以由用戶輸入內容的模塊，要對用戶輸入內容進行核實，以免因為用戶操作失誤或者好奇輸入非法內容而使系統(tǒng)產(chǎn)生不可預知的錯誤。 （ 2） 系統(tǒng)的容錯能力 由于該系統(tǒng) 許多模塊的功能都與時間有關，因此容錯主要從時間沖突角第 3章 需求分析 13 度考慮。 （ 1）訪問權限的設置 由于 B/S模式的管理系統(tǒng)的訪問一般是通過瀏覽器發(fā)送 URL地址對相應頁面 進行訪問，因此系統(tǒng)必須具有一個訪問權限核實的模塊，在每個頁面加載前進行調用，防止有其他動機的不良用戶通過 URL 訪問其無權訪問的頁面進而對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行修改對系統(tǒng)造成損失，其中權限核實的內容應包括兩個部分：無任何權限的用戶試圖跳過登錄步驟直接訪問功能界面和具有某種權限的用戶登陸后試圖通過服務器中以保存的 身份 信息訪問其他無權訪問的頁面。 安全性與完整性需求 由于該系統(tǒng)的開發(fā)基于 B/S 模式， 就 B/S 模式的管理系統(tǒng)的工作模式而言，對軟件進行 安全性和完整性進行考慮 是系統(tǒng)中必不可少的一步 ， 這直接關系到軟件使用是否可靠和安全，關系到系統(tǒng)使用過程中是否會出現(xiàn)重大問題而造成其他重大損失 [7]。 硬性要求是排課過程中必須遵循的要求，每門課程安排過程中都必須遵循以上要求，如果不能滿足應該做相應的調整。 （ 4）對每個教室的排課量應該大體保持一致。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 （ 2）一門課的多個課節(jié)最好安排在一個教室。 （ 6）上課的教室類型符合課程的需求。 （ 4）同一個班級的不同課程不可以安排在同一個時間。 （ 2）所選課程的出席人數(shù)不能超過該教室的容量。 需求分析 系統(tǒng)功能需求 對系統(tǒng) 的大部分 功能需求在問題定義階段已經(jīng)描述清楚， 這里主要對排課功能進行詳細的分析。 （ 3）經(jīng)濟可行性分析 由于軟件開發(fā)所使用的環(huán)境基本都屬于開源軟件，都可以通過正當途徑免費獲得其使用權限，因此從經(jīng)濟角度上說開發(fā)該系統(tǒng)是可行的。 （ 2）操作可行性分析 該系統(tǒng)性質上屬于信息管理系統(tǒng)，因此開發(fā)過程中可以參照其他成功的基于 B/S 模式的管理系統(tǒng)對該系統(tǒng)進行操作界面的設計，由于開發(fā)語言與所選數(shù)據(jù)庫具有很好的兼容性，所以對數(shù)據(jù)庫的操作基本也可以全都在系統(tǒng)功能界面實現(xiàn) 。 （ 1）技術可行性分析 根據(jù)問題定義階段對問題的描述以及當今理論技術的發(fā)展現(xiàn)狀來看，該系統(tǒng)可以通過已選定的開發(fā)環(huán)境進行開發(fā)。 （ 12） 管理員可以對所有用戶進行注冊和密碼修改。 （ 10） 管理員在學期初可以通過系統(tǒng)對所有課程的上課時間和 地點進行安排。 （ 8）管理員可以對本學期課程安排等相關數(shù)據(jù)進行導入。 （ 6）管理員可以在學期初對本學期起 止時間等相關信息進行設置。 （ 4） 管理員可以對本學期考試安排教室的信息 進行查看和取消。 （ 2） 管理員可以對教室的基本信息進行管理，包括教學樓的查找添加和刪除、教學樓中教室的查找添加 修改刪除。 （ 7） 教師可以更改自己的系統(tǒng)登錄密碼。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 （ 5） 教師可以對 本 學期自己任課的課程進行考試安排，可以查看已經(jīng)安排過的考試的信息。 （ 3） 教師可以根據(jù)教室類型大小和使用的時間對符合條件的教室進行查找，對查找結果可以申請占用，占用時間最多 為四個課時，教室的申請應該在對教室使用時間的前一天或前幾天進行。 教師使用系統(tǒng)的功能要求 （ 1） 每個在職教師都 可以訪問該系統(tǒng)，教師離職之后不可以再使用該系統(tǒng)。 （ 6）學生可以更改自己的系統(tǒng)登錄密碼。 （ 4） 學生可以對自己感興趣的課程或感興趣的教師開設的課程的 上課教室 進行查找，對課程的查找應該支持模糊查詢 。 （ 2）在校學生可以通過該系統(tǒng)查看并可以打印本學 期的個人課表。第 3章 需求分析 9 第 3 章 需求分析 問題定義 本系統(tǒng)是一個基于 B/S 模式的多用戶系統(tǒng)，最終面向的是所有在校的教師、學生和 系統(tǒng) 管理人員 ， 下面分別從這三個角度對系統(tǒng)進行定義。計算機的軟件的開發(fā)離不開計算機編程語言以及相關軟件的支持，所以首先確定了開發(fā)過程中使用的開發(fā)平臺環(huán)境，然后對其特性和優(yōu)點進行簡要的介紹，說明選擇 Apache + PHP + MySQL 作為開發(fā)平臺的理由是其良好的兼容性以及代碼開源性。 因為回溯之前進行了禁忌搜索，為防止回溯時間過長，為回溯設置回溯長度以及回溯半徑 ，用以限制回溯過程規(guī)模。 回溯法 回溯法 (探索與回溯法 )是一種選優(yōu)搜索法，按選優(yōu)條件向前搜索，以達到目標 。為了避免陷入局部最優(yōu)解， TS 搜索中采用了一種靈活的“記憶”技術，對已經(jīng)進行的優(yōu)化過程進行記錄和選擇，指導下一步的搜索方向，這就是 所謂的禁忌表 。它常能發(fā)現(xiàn)很不錯的解， 因此將啟發(fā)式搜索方法用于課程的初次安排中，這樣可以降低 初次安排課程的時間。這樣可以省略大量無謂的搜索路徑，提高了效率。 相關理論 設計排課算法時，為了使教師 以及 學生 在 同一時間最多只能出席一門課程， 使用了圖論中的無向圖 來體現(xiàn)課程之間的 沖突關系；在為課程尋找合適的教室時， 開始使用了啟發(fā)式理論逐門安排課程，使每門課程都能滿足硬約束，當課程安排失敗時對課程的調整又使用了回溯理論以及禁忌搜索理論 ，其具體使用過程見第 5 章詳細設計，現(xiàn)在對以上理論進行簡要介紹。 （ 2）軟件支持 Frame 框架、 JavaScript 腳本、 CSS 樣式表以及 DIV 模塊的可視化開發(fā)，可以系統(tǒng)開發(fā)的功能滿足需求。Dreamweaver 具有靈活編寫網(wǎng)頁的特點，不 但將“設計”和“代碼”編輯器第 2章 相關技術 與理論 7 合二為一，而且在設計窗口中還精化了源代碼，能幫助用戶按工作需要 定制自己的用戶界面 [4]。 Dreamweaver編輯器 Dreamweaver 是在網(wǎng)頁設計與制作領域中用戶最多、應用最廣、功能最強大的軟件。它最初由網(wǎng)景公司設計，是一種動態(tài)、弱類型、基于原型的語言，內置支持類。 JavaScript 是一種基于對象和事件驅動并具有相對安全性的客戶端腳本語言。 頁面內容存放在 HTML 文檔中，而用于定義表現(xiàn)形式的 CSS 規(guī)則存放在另一個文件中或 HTML 文檔的某一部分，通常為文件頭部分。 CSS（ Cascading Style Sheet，可譯為“層疊樣式表”或“級聯(lián)樣式表”） 是一組格式設置規(guī)則，用于控制 Web 頁面的外觀。 HTML 文本是由 HTML 命令組成的描述性文本， HTML 命令可以說明文字、圖形、動畫、聲音、表格、鏈接等。 （ 2） 三個軟件全部是開源軟件，使用