数据结构辅助教学系统毕业设计说明书Word下载.docx
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Abstract
Alongwithinformationage'
sarrival,thecyclewhichthehumanknowledgerenewsisgettingmoreandmoreshort.Howtoenabletheteaching,trainingtosatisfythedifferentplaceandthedifferentstudytimepeople'
sneed,thetraditionaleducationalmodeface-to-facealreadylackedtheabilitytodowhatonewouldlikeinthisaspect.Inthiscase,thestudywebsitearisesatthehistoricmoment,andbecomesthemoderneducationdevelopmentthenewtendency.
Thisdesignmainlyincludeson-lineteachingsystemprogramanalysisandtheplandesign,introducedintheentiredesignprocess'
smentalityandusesthetechnology,howaswellasdoesrealizethissystem'
seachfunction.TheoverallsystemtakeJSPastheprogramminglanguage,thedatabaseunifiedwithSQLSERVER2005,hasmanifestedtheinteractiveprinciple,raisedschoolmates'
innovationability,transferredstudent'
sstudyinterestfully.ThewebsitesatisfiestheconditionwhichmovesonInternet,andhassafely,stable,downloadsthequickcharacteristic[2].Thestudentmayveryconvenientcarryoncoursewaredownloading,theonlinevideofrequencystudythroughthiswebsite,hastheveryhighapplicationvalue.
Keywords：
On-lineteaching,JSP,B/Sstructure,SQLSERVER2005
1绪论1
1.1数据结构辅助教学系统概述2
1.2数据结构辅助教学系统提出的背景2
1.3国内外网络教学研究发展状况和分析3
1.3.1国外研究现状3
1.3.2国内研究现状4
1.3.3本课题切入点5
1.4论文的主要工作5
2技术基础6
2.1C/S体系结构6
2.1.1传统的二层C/S体系结构6
2.1.2三层的C/S体系结构7
2.1.3C/S结构特点8
2.2B/S体系结构9
2.4JSP简介13
2.5MICROSOFTSQLSERVER14
2.6TOMCAT17
2.7AJAX技术20
3系统设计22
3.1系统需求分析22
3.1.1系统建设原则22
3.1.2系统功能需求分析23
3.2.2管理员功能25
3.3系统模块27
3.3.1管理员（教师）模块27
3.3.2学生模块28
3.4系统数据库的设计29
4.2.2文字资料34
4.2.3资料下载35
4.2.5用户注册37
4.2.6讨论答疑37
5系统测试39
5.1系统测试概述39
5.1.1系统测试目标39
5.1.2系统测试方法39
5.2系统测试方案40
5.2.1系统测试要点分析40
5.2.2系统测试内容40
5.3系统测试结果分析评价42
参考文献43
致谢45
1绪论
社会的发展和技术的进步都需要教育事业做出相应的调整。
随着技术的发展与应用的普及,出现了一种全新的学习形式--网络教育,并越来越得到了广大求学者的支持。
教育市场对结合了网络技术和教学传播业务的新型远程教学传播和管理软件的需求越来越强烈[3]。
可以说网络教育是现代教育的一种重要的形式,是教育发展的一个重要的方向。
基于全球交互、协作学习和终身教育的网络教育,提供了一个增强信息交流,创造新的工作、学习和问题解决方式的新方案,网络教育为人们提供了在任何时间、任何地方学习的机会。
网络教育在我国有着重要的经济意义,在教育投入不足的情况下,发展网络教育是我国大力推进教育信息化、实现教育事业跨越性发展最有效、最现实的选择。
网络教育是依靠着发达的互联网技术,提供基于Web的支持和管理教学过程,实行教学分离,以学生为主体的自主学习、交互式答疑和讨论环境,以扩大教育规模的一种新型教育方式。
在这种新型教育方式下,一方面要求学习者要以自主学习的方式进行学习另一方面要求教育者必须提供完善的学习服务系统[4]。
自主学习的实现必须依托网络教育管理系统的支持,网络教育管理系统在网络教育中占有很重要的地位。
网络教育管理系统以计算机网络以及卫星数字通讯技术为支撑,具有时空自由、资源共享、系统开放、便于协作等优点。
世界各国在发展网络远程教育时深刻认识到,学习资源的可共享性和系统的互操作对于网络远程教育的实用性和经济性具有决定性意义[5]。
数据结构辅助教学系统正是依据建构主义学习理论、人本主义学习理论而设计的。
在每一个教学环节上，应能充分体现和运用学习理论，把它们的基本观点进行优化组合，发挥整体的理论优势，以促进学习过程的完成。
在设计和开发本网络教学平台的各个教学要素中，应充分考虑各种因素:
如何帮助学生在独立条件下完成学习任务，如何刺激学习兴趣，如何优化教与学的过程，如何建立优良的学习资源并方便有差异的学生学习等。
本网络教学平台把传统的以“教”为主的教学形式，改变为以“学”为主的形式。
它可以针对每一个学习者，按最有效的个人化原则来组织学习，更注重培养学习者的独立自主的学习能力、调动学习者的学习积极性、及时反馈和调整学习内容，体现因材施教、因人而异的教学规律[6]。
1.1数据结构辅助教学系统概述
数据结构辅助教学系统就是通过网络技术，建立一个基于Web的支持和管理教学过程、提供共享学习资源和各种学习工具的虚拟学习环境，为数据结构教学的实施提供基础性通信与学习管理服务。
数据结构辅助教学系统提供了学习者、教师等用户的管理，数据结构课程的创作、存储与发布，数据结构课程学习过程的支持工具。
可以说，数据结构课程教学支撑平台是实施数据结构课程教学实践的基础与核心[7]。
1.2数据结构辅助教学系统提出的背景
近年来计算机网络技术的突飞猛进，已经宣告人类进入了“信息时代”。
“地球村”的说法己被绝大部分人所接受。
伴随着多媒体技术与网络技术的飞速发展，网络化学习已成为可能。
它打破了传统校园的界限，可以创造不受时空限制的更广阔的多元化学习环境，网络能使学习者更主动地参与并提升学习兴趣，同时还能实现非实时教学传授方式。
因而利用网络科技的发展，建立数据结构辅助教学的网络教学平台是形之有效的数据结构辅助教学工具，是达到资讯交流与资源共享的最佳途径。
面对教育发展对网络教育的需要，开发一个比较有个性的数据结构辅助教学系统是很有必要的[8]。
现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式，它是知识经济时代构筑终身学习体系的主要手段。
网络教学作为现代远程教育的重要形式之一，使教学和学习活动不再受时间和空间条件的限制，为教师和学生提供了更加自由的环境，更加丰富的资源，拓展了教学的时空。
网络教学的出现，适应了现代社会对教育手段现代化的要求，是现代教育技术的主要发展方向之一[9]。
由于网络教学的独特优势，网络教学受到了国家、教育部门和相关企业的广泛关注，也是国内外研究和应用的热点之一，并逐渐成为教育发展的又一个新增长点。
数据结构辅助教学系统的正常进行，需要网络教学平台的支持。
网络教学平台可以在网络教学环境下，实现师生在线学习以及教师对教学活动的有效管理。
网络教学平台可为广大师生提供丰富的学习资源（包括信息资源和智慧资源），构建开放型学习社区、形成智慧共同体，从而弥补了现实课堂教学中发言受局限、交流不广泛的不足等等。
国内外开发的教学平台形式多样，功能各异，各有特色，这些大型网络教学系统面向不同学科的不同课程，可以提供相对全面的通用功能。
然而由于实际教学工作中的具体情况差异较大，大型网络教学平台一般由学校集中管理，很难满足每位任课教师的个性化需求。
因此，大型网络教学系统有时会显得灵活性和个性化不足。
大型网络教学系统购买价格较高，一般不会提供系统的源代码，因此不能根据本校的需要进行一些二次开发，不能根据本校的教学实际增删一些功能。
使用一定时间之后，随着技术的发展和需求的变化，对于使用者来说，系统的升级要原开发公司来进行，需要再次投入。
因此，没有自主知识产权的产品，可扩展性差，难以控制维护升级成本[10]。
自主设计、开发的网络教学平台是从具有不同授课特点的实际教学需求的角度出发，可以较好满足具体课程的需求，同时系统的升级和功能扩展比较方便，可以有效的控制成本，具有较好的灵活性和实用性。
为了适应学校教学的需要，进一步提高学校信息化教学的水平，设计与开发了更具针对性的数据结构课程的网络教学平台[11]。
利用数据结构课程的网络教学平台，使学生变被动的学习转变为在网络环境下随时进行主动学习的过程。
在这个平台上，学生是教学的中心，学生进行个性化学习，使师生在交流过程中突破时间和地点的局限。
在网络化教学中，较好地解决了学时少与大幅增加课程教学信息量的矛盾，解决了学生数量的大幅度增加与师资队伍薄弱的矛盾。
通过大学计算机基础课程网络平台，能够培养学生运用网络获取知识的能力又促进学生独立精神和协作质量的培养[12,13]。
1.3国内外网络教学研究发展状况和分析
1.3.1国外研究现状
java设计模式（Designpattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编写的、代码设计经验的总结。
使用java设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样，国外的CTO在设计大型项目时的基本设计思想是按照组件的开发模型，同时他们非常注重java设计模式的使用[14]。
从本世纪七十年代起至今，计算机辅助教学经历了一个由尝试、兴起到蓬勃发展的过程，这无疑是教育技术和教学手段的一个巨大进步和质的飞越。
经过近二十年的发展，CAI已经取得了非常的成绩，尤其在发达国家，由于计算机技术兴起、发展于斯，计算机在教学中的运用尝试也较早，在各级种类的学校中，都进行了程度、形式不同的计算机辅助教学，获得较好成效；
并取得一定的实践经验和一整套开展CAI的理论体系。
同时，全世界范围的高新技术的日新的异和教育现代步伐的加快，各国的CAI都将跃上一个薪的台阶。
全世界都非常重视计算机辅助教学的发展。
无论是发达国家还是发展中国家，各国政府都不损余力地支持本国CAI的发展。
通过制定各种法令法规，以及各种倾斜性政策和措施来保护和天持CAI的健康发展；
同时，社会各界也纷纷响应：
或向学校提供赞助，帮助发展，或提供CAI设备，如计算机及相应的软件等等；
此外，各级学校和教师对计算机辅助教学也大都抱合作或支持的态度。
有的学校组织力量，自己开展CAI的尝试和实践，鼓励教师运用计算机进行辅助教学；
大部分教师都积极配合各种CAI实验，为实验创造条件，同时在自己的教学实际中，积极开展计算机辅助教学的探索，有些尝试和实验还取得了很好的效果，并为今后的完善和发展提供了经验[15]。
数据结构是公认的计算机专业核心课程，数据结构的教学内容因其具有一定的抽象性而使学生不易理解,特别是数据结构中的链、表、栈等对于初学者而言，最难学的原因在于指针的操作、储存方式过于抽象等等[15]。
由此,国外采用了一些可视化的教学软件来提高教学效果，实践证明动画比文字叙述更有助于学生了解和记忆，尤其当学生可以通过参数的输入去观察不同的动画展示时，最为明显。
数据结构的可视化教学软件在国外获得了很好的效果。
1.3.2国内研究现状
在我国，近年来，大家都开始注意java设计模式。
如今随着时代的发展，国内设计领域也在不段发生翻天覆地的变化。
java设计模式由原先的基本模式正在一步步转变的更加成熟[17]。
我国CAI的研究起步较晚，比国外晚了10—20年。
大体上经历了3个阶段。
第1个阶段是从1960年代开始，到1970年代结束，由于国内的具体情况，当时从事这项工作的人数很少，主要是进行探索，也没有走出实验室的范围。
第2个阶段是1980年代，计算机辅助教育有了较大的发展，大学、中学、小学的教师对此很感兴趣。
我国的CAI研究、开发、应用、发展十分迅速，取得了很大进步，并推出一批具有中国特色的优秀教学课件和软件。
1987年，成立了全国计算机辅助教学学会。
这个时期研制出的一些教学软件，起点还比较低，水平也不够高，低水平重复的状况比较多。
在此期间。
计算机辅助教育开始引起我国教育主管部门的重视。
第3个阶段是1990年代开始以后，计算机辅助教育在国内引起各个方面的兴趣。
教育界、学术界、出版界和一些相关的公司都对此密切关注，尤其是教育行政部门更加予以重视[18]。
数据结构作为计算机专业公认的核心课程，受到重视的同时，此课程的学习却一直是学生感到复杂和困难的。
数据结构的可视化教学软件尽管在国外获得很好效果，各种产品丰富多彩，然而，国内这方面的工作却做得很少。
1.3.3本课题切入点
数据结构是公认的计算机专业核心课程。
然而，数据结构受到重视的同时，此课程的学习却一直是学生感到复杂和困难的。
数据结构中的链、表、栈等对于初学者而言，最难学的原因在于指针的操作、储存方式过于抽象；
递归算法概念在生活经验中缺乏可供模拟的例子，当学生面对抽象概念而无法在心中产生具体的影像时，则容易在学习过程中遭遇困难[19,20]。
许多计算机教师感到可视化软件的难以取得，自己开发周期太长，技术要求也较高；
我的这次毕业设计就将从这个角度入手，利用java设计模式来开发一个数据结构的辅助教学系统来解决老师和学生的这个困扰[21]。
数据结构教学的复杂和困难最主要因素来源于学生无法实际看到或想象到教师在课堂上用口头所教授的算法，而必须通过脑海中执行静态的程序代码来了解数据结构的动态变化。
虽然，教师有时也会使用黑板及投影片，通过图解或举例的方式来帮助学生。
但在问题或观念越复杂时，便越难以图解或举例说明。
基于这些，我设计的这个数据结构辅助教学系统将会①将图像、声音、文字、动画等媒体引入教学中，丰富了教学内容，刺激了学生的注意力,使单调乏味的理论讲述生动起来。
②利用多媒体技术把抽象的概念，难以观察清楚的现象，跨越时空的事务，通过动画、录像、投影等形式展示给学生，降低了学生对知识理解的难度，有利于培养学生的形象思维能力，也有利于提高学生的抽象思维能力。
③教师把相关教学资源如教案、课件、练习题、虚拟试验等放在网络上，学生通过自身的探索加深对知识的理解和掌握,在形、色、声、情之中愉快地学习。
④学生可以在网络上提出问题，与教师或同学共同探讨[22]。
1.4毕业设计的主要工作
本文通过对数据结构教学中学生的业务需求进行分析，从架构设计开始，完成了数据结构辅助教学系统的需求分析和系统设计，为系统的开发工作奠定了基础。
在系统的技术架构设计上，充分考虑了系统的特点，采用了目前先进的多层结构、JSP、J2EE等技术作为系统的开发平台，提高系统的可维护性及可扩展性[23]。
本文根据数据结构教学中学生的业务需求分析成果，整理了各个教学环节的中教师与资源的关系，在很大程度上摆脱了时间和空间的限制。
学生可根据各种因素，综合考虑自身不足，选择性浏览资源或上传作业，也可留言获得帮助。
教师可以方便快捷地上传和下载教学过程中所需的文档与资料，在线查看学生作业等。
这为数据结构教学功能细化和学生自学能力的提高提供了基础和依据。
首先在分析研究资料的基础上对系统进行了需求分析，详细说明了系统的功能需求及数据库设计，对系统将要实现的功能有最初的整体性结构概念。
其次，在需求分析基础上，讨论系统的总体架构设计，根据前文的系统需求提出系统设计的目标和原则，详细介绍了系统的体系结构和数据库结构以及选取该结构的原因，对系统的各功能模块开始详细的讨论和设计，并对解决系统面临问题所采用的技术进行了详细的阐述。
再次，在系统的实现与维护中，对系统的总体实现加以简单介绍，然后给出了上述功能模块的详细实现过程，以及系统部分界面的效果图[24]。
最后，对数据结构辅助教学系统的设计和实现进行了总结，阐述了系统的特点和优势，提出了进一步的发展趋势和不足之处。
2技术基础
2.1C/S体系结构
2.1.1传统的二层C/S体系结构
C/S软件体系结构，是基于资源不对等，为实现共享而提出的，是20世纪90年代成熟起来的技术，C/S结构将应用一分为二，服务器（后台）负责数据管理，客户机（前台）完成与用户的交互任务。
C/S（Client/Server）结构，即客户机和服务器结构。
其中，Server端（服务器端）即为后台数据库，用来保存整个系统中的数据;
用户则通过Client端（客户端）显示和维护后台数据库中的数据。
用户首先通过Client端向Server端发出指令，Server端则依据收到的指令提取相应的数据，并发送到Client端；
接着用户对收到的数据执行添加、修改、删除、计算、统计汇总等维护操作，并可以选择将维护结果写回Server端。
当双方数据交互量很大时，可能造成网络拥塞，所以C/S模式经常利用后台数据库存储过程先行对数据处理再将结果发往客户端的方法降低网络流量。
C/S模式充分利用Client（客户端）和Server（服务器端）硬件的处理能力，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。
目前很多应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构。
传统C/S结构入图2.1所示：
图2.1传统C/S结构
2.1.2三层的C/S体系结构
C/S体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。
但随着企业规模的日益扩大，软件的复杂程度不断提高，传统的二层C/S结构的局限性越来越明显。
为了解决两层C/S结构的缺点，在上世纪90年代引入了三层的分布式C/S结构。
它主要解决了C/S结构在客户端维护代价高的缺点。
三层C/S结构在两层C/S结构的Client端和server端之间增加了一个中间层，重新划分的三层分别被称为数据层、逻辑层和表示层。
这里所说的三层，是指逻辑上的划分，而不是物理划分。
一般情况下，三层是分别放置在不同的计算机中，实现分布式数据处理。
特殊情况下（如开发阶段），将三层放在一台计算机中也是完全可以的。
三层体系的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层（逻辑层）进行处理。
通常情况下，客户端不直接与数据进行交互，而是通过COM/DCOM、CORBA、SOAP等通讯方式与中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。
三层C/S体系结构如图2.2所示：
图2.2三层C/S体系结构
在三层C/S结构中:
第一层表示层是应用的用户接口部分，它负担着用户与应用间的对话功能，用于检验用户从键盘等设备输入的数据，显示应用输出的数据。
为使用户能够直观地进行操作，一般要使用图形用户接口（GUI），操作简单、易学易用。
在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。
检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。
第二层逻辑层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。
表示层和逻辑层之间的数据交换要尽可能简洁。
第三层数据层就是后台数据库DBMS，负责管理对数据库数据的读写。
DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。
现在的主流是关系数据库管理系统（RDBMS）。
因此一般从逻辑层传输到数据层的要求大都使用SQL语言。
在三层或N层C/S结构中，中间件（Middleware）是最重要的部件。
所谓中间件是一个用API定义的软件层，是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。
它的功能是在客户机和服务器或者服务器和服务器中间传送数据，实现客户机群和服务器群之间的通信。
其工作流程是:
在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务器的数据或服务时，搜索此数据的C/S应用程序需访问的中间件系统。
该系统将查找数据源或服务，并在发送应用程序请求后重新打包响应，将其传送回应用程序。
2.1.3C/S结构特点
C/S结构的是一种很流行的网络结构。
在这种网络结构中，服务器处于系统的中心位置。
服务器是一个拥有强大处理能力和高带宽的计算机，安装了服务器操作系统和应用软件，并且存储了大量的信息。
服务器始终处于工作状态，它被动地接受客户机连接请求，根据客户机的请求提供相应的服务。
而客户机处于系统的边缘位置。
客户机处理能力相对较小，一般是个人计算机。
客户机主动地连接服务器，并且向服务器提交自己的请求。
C/S结构具有特点如下:
1.以服务器为中心的集中处理方式。
C/S结构中，数据和信息都保存在服务器上，服务器具有系统的控制能力。
客户机的主要功能就是显示数据或者收集相关数据给服务器。
2.服务器的性能和带宽直接决定了整个系统的性能。
C/S结构中，服务器能为多少客户机提供服务是由服务器的处理能力和网络带宽来决定的；
服务器提供信息的多少是由服务器存储能力决定的。
很明显，服务器很能成为整个系统的瓶颈。
要提供更快更多的服务，就需要更高性能的服务器。
3.服务器处于中心位置，整个系统容易管理。
C/S结构中，由于服务器处于中心位置，服务器可以根据客户机的需要进行服务和更新，系统管理非常简便。
4.容
升级会员 