题库管理系统的数据库设计与实现.docx
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题库管理系统的数据库设计与实现
题目：
题库管理系统的数据库设计与实现
1系统概况
计算机是随着社会的发展应运而生，它贯穿了人们生活的方方面面。
其中，在科学计算方面，由于算法的高精确和高复杂度，对于计算机的依赖不可言喻。
在这里，我设计了一个试题库管理数据库系统的设计与实现，科学管理算不上，但作为学习性的实践，对自己却很重要。
当前计算机软件技术和网络技术飞速发展，软件系统日趋大型化、复杂化。
因此社会对软件开发者日出了比以往更高的要求。
相应的系统要求也有了很大的提高。
本系统用C#语言作为程序语言，用MicrosoftSQLServer2005作为数据库管理系统，系统设计出的系统功能完善，操作方便灵活。
适用于专业和非专业人士使用，使用范围较广。
1.1系统设计的目的
为了实现提管理部门的工作效率；充分利用资源；减少不必要的人力，物力和财力的支出；方便教师人事管理部门的工作人员全面地掌握学生等目的；为题库管理部门，开发设计专用系统题库管理系统来进行管理题库信息，使题库实现标准化的管理和规范化的制度是十分必要的。
1.2课题背景及研究意义
1.2.1课题背景
题库管理的信息处理，包含很多的信息数据的管理，现今，在很多的地方都是初步开始使用计档管理系统进行信息管理，甚至尚未使用计算机进行信息管理。
根据调查得知，他们以前对信息管理的主要方式是基于文本、表格等纸介质的手工处理，对于人事情况的统计和核实等往往采用对员工的人工检查进行，对员工的实际情况、以及职位等情况用人工计算、手抄进行。
数据信息处理工作量大，容易出错；由于数据繁多，容易丢失，且不易查找。
总的来说，缺乏系统，规范的信息管理手段。
尽管有些单位有计算机，但是尚未用于信息管理，没有发挥它的效力，资源闲置比较突出，这就是管理信息系统的开发的基本环境。
1.2.2研究意义
试题库管理系统可以为学校教师举行考试提供方便与快捷的方式，拥有与真实考试同样的题型、组卷等功能。
其开发内容主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。
提高教职员工的工作效率和工作质量，减轻其工作压力。
也有很多软件科技公司致力于试题库管理系统的研究开发，作为一种商业系工具。
1.3系统开发的背景意义
1.3.1系统开发的背景
研究表明为了解决各种不同类型的应用，题库管理系统根据它自身使用的环境和用户对象的不同而出现了各种各样的题库管理系统。
开发此类系统使用的工具亦有不同，有VB（VisualBasic）,C++,JSP（JavaServerPages）,ASP（ActiveServerPage）等，涉及的内容主要有中学考试，等级考试，过级考试，驾驶考试等。
考试是教师检查学生学习情况的必要手段，但是出卷却是一种繁重的智力和体力劳动，传统的标准化试卷命题，需要由教学专家组成一个命题班子，根据许多年教学经验，从贯彻教学大纲要求，到试卷意图的组织，经过反复的推敲，才能完成一份标准化的试卷。
这样的命题方式不仅工作任务繁重而且试卷的标准化程度、难易程度、题量等方面都难以得到控制，难以形成有效的试题库，给试题和试卷的管理带来很多问题和困难。
鉴于这种情况，利用计算机进行试卷的自动生成并逐步积累形成有效的试题库，对试题和试卷的管理将变得高效而便捷，对提高工作效率，使试卷管理逐步走向正规化自动化将起到十分重要的作用。
同时使出卷工作变得轻松愉快，从很大程度上减轻了教师利用传统的出卷方式组卷的繁重工作量，大大节省了老师的工作时间，便于教师有更多的时间和精力致力于教学方法的研究，这不仅对教师有益，对在校学生也同样有帮助，学生可以有更多时间向教师请教问题。
据调查，如今很多高校都建立了自己的试题库管理系统，还有一些高校也购入了相关软件，但是大部分系统还处于简单的处理信息阶段，因为题目是多样性的，所以为了应对多种多样的题型和更好的适应教师教学，需要进一步的完善开发系统加强建设力度，才能成为一个真正胜任教学任务的题库管理系统。
随着计算机技术的神速发展，计算机在信息管理中的应用的普及，利用计算机实现试题库管理势在必行。
1.3.2系统开发的意义
随着当今计算机技术的飞速发展，使其在越来越多的领域中被广泛使用，计算机辅助教育（CIA）作为一门新兴的学科，在我国也得到了广泛的重视。
利用计算机进行试题库的管理是计算机辅助教学的一个重要分支和重要环节，它已经成为院校教学改革的重要工作重心。
试题库的计算机化管理，不仅对题库进行科学、系统和定量的管理，且成为评测学生学习效果、提高教学质量的有效辅助工具，是学校教学管理部门和教研室实现教考分离的重要工具。
目前市面上流行的教学系统不少，但是对于具体的教学科目来说，不需要太大型的数据库系统，只需要一个操作方便，功能实用，能满足学科教学的管理及需求的系统。
本系统研发的目的就是要开发一个功能较齐全并且很实用，操作方便，让用户简单易懂的.NET试题库管理系统。
随着网络技术的进步，国内外试题库系统已向多功能化、平台化方向发展，即趋向于基于网络的远程教学平台进行无缝集成。
1.4系统实现的目标
（1）用户登录功能：
验证用户登录的合法性，本系统分为系统管理员登录和试题管理员登录两种模式，从数据库中匹配相对应的用户信息，成功登陆后自动跳转到主菜单页面。
（2）用户管理：
实现添加操作用户、修改用户信息、删除用户等基本操作。
（3）题库管理：
实现分类别管理题库中的题目，包括科目、题目、题型、章节的添加、修改、删除。
题库管理中还包括题库的导出功能即实现分类别把试题库中的题目导出到MicrosoftWord中，从而轻松实现排版和打印。
（4）试卷管理：
实现试卷的生成与排版功能。
2系统需求分析
2.1系统总体需求
系统总体需求主要根据系统功能分析系统设计之前的规划工作，包括分析系统元素的种类、功能、各数据项以及系统整体性能模式。
另外，也包括系统各实体之间的联系，系统各模块功能的分析，软硬件平台的介绍等。
2.2系统整体功能介绍
（1）判定用户类别：
系统管理员可以对用户进行修改密码，也可以进行添加和删除用户。
试题管理员可以对试题进行增、删、改的操作，可以查询试题的难度、出题人员、出题日期，也可以进行系统组卷或人工组卷。
（2）组卷：
可以根据需求进行人工组卷或系统组卷。
（3）试卷管理：
可以查询试题的难度、出题人员、出题日期，也可以对现有的试卷进行删除。
（4）试题管理：
可以对试题进行增、删、改的操作，可以按照出题人员、出题日期、科目等进行相应的操作。
系统整体功能的框架图如下：
图2-1功能模块图
2.3系统元素、实体介绍
系统中有七个实体，分别是院系、专业、课程、章节、题目、题型、用户。
院系有两个属性，分别是院系号（主键）和院系名。
专业有三个属性，分别是专业号（主键）、专业名称和院系号。
课程有三个属性，分别是课程号（主键）、课程名和任课教师。
章节有三个属性，分别是章节号（主键）、章节内容和课程号。
题目有九个属性，分别是题目编号（主键）、题目内容、题目答案、正确选项、题型号、章节号、课程号、难度和出题日期。
题型有两个属性，分别是题型号（主键）和题型。
用户有四个属性，分别是用户编号（主键）、用户名、用户密码和用户级别。
题目表和用户表之间产生一个管理表，管理表有三个属性，分别是管理和号（主键）、题目编号，用户编号。
课程表和专业表之间产生一个课程专业表，课程专业表有三个属性，分别是课程专业号（主键）、课程号和专业号。
2.3.1数据字典
如表2-1所示。
表2-1数据字典
数据结构名
含义说明
组成
院系表
描述院系相关信息
院系号、院系名
专业表
描述专业相关信息
专业号、专业名称、院系号
课程表
描述课程相关信息
课程号、课程名、任课教师
章节表
描述章节相关信息
章节号、章节内容、课程号
题目表
描述题目相关信息
题目编号、题目内容、题目答案、正确选项、题型号、章节号、课程号、难度、出题日期
题型表
描述题型相关信息
题型号、题型
用户表
描述用户相关信息
用户编号、用户名、用户密码、用户级别
课程专业表
描述课程和专业之间的关系
课程专业号、课程号、专业号
2.3.2数据流程图
数据流程图，如图2-2所示。
图2-2总体数据流程图
2.4软硬件平台介绍
2.4.1强大的MicrosoftVisualStudio2005
之选择MicrosoftVisualStudio2005作为本次题库系统设计的开发工具，是因为VisualStudio2005是一套完整的开发工具集。
它的主要功能包括开发Windows窗体应用程序、开发ASP.NETWeb应用程序、开发移动应用程序等，并且它可以向开发的各个过程提供辅助工具，即提供了开发应用程序的工具集。
另一方面，VisualStudio2005提供了在设计、开发、调试和部署应用程序时所需的工具，VisualC#集成开发环境（IDE）是VisualStudioIDE中的一种。
打开VisualStudio选择C#即可进入VisualC#集成开发环境，它里面有些工具是与其他VisualStudio语言共享的，还有一些工具（如C#编译器）是VisualC#特有的。
此外，VisualStudio2005可以与SQLServer2005解决方案开发。
SQLServer2005将数据库对象的开发与调试集成到VisualStudio2005开发环境中，从而使开发人员能够使用与其目前用于编写托管组件和应用程序相同的工具来生成和部署数据库对象。
从开发人员的角度看，VisualStudio2005TeamDeveloperEdition为开发人员提供高级的静态分析、代码剖析、代码涵盖以及单元测试工具，使团队能够在整个生命周期中尽早、频繁地规划质量。
2.4.2实用的SQLServer2005
SQLServer2005的版本有SQLServer2005企业版（Enterprise）、SQLServer2005标准版（Standard）和SQLServer2005工作组版（Workgroup），从而可以更好地满足各个客户领域的需求。
与竞争性解决方案相比较，SQLServer2005作为一种低成本主流数据库，将呈现前所未有的价值和功能。
用户需要从中选择一个适合自己学习及应用的SQLServer数据库版本。
下面是各个版本适用范围的介绍：
SQLServer2005企业版达到了支持超大型企业进行联机事务处理、高度复杂的数据分析、数据仓库系统和网站所需的性能水平。
SQLServer2005标准版是适合中小型企业的数据管理和分析平台。
SQLServer2005工作组版对于那些需要在大小和用户数量上没有限制的数据库的小型企业，
SQLServer2005WorkgroupEdition是理想的数据管理解决方案。
SQLServer2005WorkgroupEdition是理想的入门级数据库，具有可靠、功能强大且易于管理的特点。
与SQLServer2005、以及其他数据库软件（Access、Oracle）相比较，SQLServer2005是新一代的数据管理和分析软件，存在更大的应用优势和商业潜能。
2.4.3开发语言C#
C#（Csharp）是一种面向对象的编程语言，主要用于开发可以在.NET平台上运行的应用程序。
C#是从C和C++派生出来的一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言，其语言体系都构建在.NET框架上，并且能够与.NET框架完美结合。
它语法简洁，不允许直接操作内存，去掉了指针操作。
C#拥有比C,C++或者Java更广泛的数据类。
些类型是bool,byte,short,ushort,int,long,float,double,和decimal，像Java一样所有这些类型都有一个固定的大小又像C和C++一样每个数据类型都有有符号和无符号两种类型。
C#有两个局限性：
第一是C#不适用于编写时间紧迫或性能非常高的代码。
第二是C#缺乏性能极高的应用程序所需要的关键功能，包括保证在代码的特定地方运行的内联函数和析构函数。
但是这类应用程序非常少。
3概念结构设计
3.1概念设计
给出系统各实体之间关系的E-R图，并作相应的介绍，并给出系统整体结构功能。
3.1.1题目与用户之间的联系
题目与用户是管理关系：
用户管理所有的题目。
如图3-1所示。
图3-1用户题目关系图
3.1.2题目与题型之间的联系
题目与题型是分布关系：
题目分布题型，题目使用哪些题型。
如图3-2所示。
图3-2题目题型关系图
3.1.3题目与章节之间的联系
题目与章节是属于关系：
题目属于哪些章节，章节使用哪些题目。
如图3-3所示。
图3-3题目章节图
3.1.4题目与课程之间的联系
题目与课程是属于关系：
题目属于哪些课程，课程使用哪些题目。
如图3-4所示。
图3-4题目课程关系图
3.1.5章节与课程之间的联系
课程与章节是属于关系：
章节属于哪些课程，课程有哪些章节。
如图3-5所示。
图3-5章节课程关系图
3.1.6专业与课程之间的联系
课程与专业是属于关系：
课程属于哪些专业，专业有哪些课程。
如图3-6所示。
图3-6课程专业关系图
3.1.7专业与院系之间的联系
专业与院系是属于关系：
专业属于哪个院系，院系有哪些专业。
如图3-7所示。
图3-7专业院系关系图
3.2系统总体功能
3.2.1输入输出
（1）试题管理
题目管理员进入系统后可以进行题库管理，包括题目录入、查询和修改维护等工作，但是不可以进行试卷管理、人员管理和密码修改。
针对库中不存在的试题进行操作。
首先选择试题适用的专业、题型、知识点、难度等基本信息（这些同时也是相应题目的信息），然后系统根据一定的编码规则对该试题的试题编号进行编码，录入试题内容后继续录入该试题的答案。
管理员可以对未完成的题目继续录入。
列出不可用的文章信息,管理员可以选择某一篇未完成的文章编号，查看该文章的内容和已经存在的题目，可以继续录入尚未完成的题目，系统会根据上次录入的题目个数自动判断还有几道题目未完成，录入完毕之后该文章设为可用。
（2）试题导入
如果不想每道题的录入，同样可以从外部文件导入试题。
这样减轻了试题管理员的工作量，提高工作效率。
（3）组卷
根据所需要的试卷类型，可以进行人工组卷或随机组卷，可以按照试题的不同难度要求进行组卷。
（4）备份与恢复
为了避免造成题库数据的丢失，可定期备份题库到电脑指定目录下。
恢复题库时将对已经存在的题库进行完全覆盖，恢复后的题目丢失情况视备份情况而定。
3.2.2试卷管理
出题教师登陆可以进行试卷管理，可以查询、修改试题，但是不可以录入试题，不可以进行人员管理。
手工选题和随机生成考卷是便于老师针对不同学生出不同侧重的点的试题。
选出的题目按试卷中的顺序自动排题号。
由出卷老师选择试卷的等级、类型、卷中需要的题目类型后，最后组卷生成考试试卷及答案卷。
3.2.3试卷查询
按试卷类型、出卷人员、出卷日期查询试卷名称、内容等信息。
在查找的同时可以打印想要的试卷。
并且可以对试卷进行一下步处理，比如归档，作废。
归档即不能在生成和该试卷一样的试卷。
作废即删除试卷，以后出卷还可以选该试卷里面的内容。
3.2.4系统初始化
（1）题型管理
一般的试题库系统都是固定题型的，日后需要添加题型则要对系统的试题库设计有所变动。
在试题录入以及试卷生成过程中起到比较重要的作用，所以一般由系统管理员来管理使用此功能。
（2）知识点管理
由题目管理员增加、修改和知识点。
在考试中有多种题型，由于每种题型对应不同的知识点，在对“知识点”进行管理的时候要先选择对应的题型；选择好题型之后系统会自动对该新增的知识点进行编码。
为了便于管理，对知识点的修改只能修改它的名称，而不能变更它所属的题型。
另外出试卷教师在使用系统的过程中，如果发现某个知识点的名称是有错误的，也可以在“知识点管理”的列表中选择并对其进行修改。
但是出卷人员不得擅自添加知识点。
（3）人员管理
系统管理员可以添加新的出卷教师和题目管理员。
如果某个人员忘记自己的登陆口令也可以通过系统管理员进行查询、修改。
管理员可以给用户设置任何权限，如果想赋予某个权限就选种功能前面的方框，一般情况下就是管理员有系统级权限。
某个用户或者给试题录入，或者给试卷生成和打印等等。
（4）修改密码
登陆人员修改自己的登陆密码。
一般用户如果忘记了自己的密码，可以找管理员删除该用户在建立一个新的用户。
3.3全局ER图
系统管理员首先需要对题目、题型、院系、专业、课程、章节之间的关系进行梳理。
根据院系与专业之间的ER图，再根据专业与课程之间的联系进行连接，之后根据课程与章节的联系、章节与题目的联系、题目与题型的联系进行连接，最后根据题目与课程的联系，进行连接，最终形成以下总体ER图。
系统管理员要对题目按照院系、专业、课程、章节、题型进行管理，其中专业属于院系、课程使用专业、章节属于课程、题目既属于课程又属于章节、题型分布题目用户管理题目，最终得出得出各个实体之间的关系。
如图3-8所示。
图3-8全局ER图
4逻辑设计
4.1关系模式
实体型转化关系模式。
实体的属性就是关系的属性，实体间的码就是关系的码。
对于实体间的联系则有以下不同的情况：
一个m：
n联系转换为一个关系模式。
与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转化为关系的属性。
一个1：
n联系可以转化为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。
如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性军转换位关系的属性，二关系的码为n端实体的码。
一个1：
1关系可以转换为一个独立的关系模式，也也可以与任意一端对应的关系模式合并。
三个或三个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式。
与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为欢喜的属性，二关系的码为各实体码的组合。
具有相同码的关系模式可以合并。
由于本系统8张表，也只有7个实体，院系与专业之间是属于关系，两者之间的联系是1：
n；专业与课程之间是属于关系，两者之间的联系是m：
n；课程与章节之间是属于关系，两者之间的联系是1：
n；章节与题目之间是属于关系，两者之间的联系是1：
n；题型与题目属于关系，两者之间的联系是1：
n；题目与课程之间是属于关系，两者之间的联系是n：
1。
E-R图向关系模型的转化如下：
章节（章节号，章节内容，课程号）
题目（题目编号，题目内容，题目答案，正确选项，题型号，章节号，课程号，难度，出题日期）
用户（用户编号，用户名，用户密码，用户级别）
题型（题型号，题型）
课程（课程号，课程名，任课教师）
专业（专业号，专业名称，院系号）
课程专业（课程专业号，课程号，专业号）
院系（院系号，院系名）
4.2操作流程图
如图4-1所示。
图
随机选题
人工选题
试题库
考试试卷库
题目管理员
出题教师
试卷生成
选择题目
选择题目类型
选择试卷类型
试卷
试卷查询
题型管理
试题查询
试题
出处管理
备份与恢复
试题
试卷及答案的打印
试卷
人员管理
选择题目难度
试题及相关信息录入
4-1操作流程图
5物理结构设计
数据库最终是要存储在屋里设备上的。
数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。
为一个给定的逻辑数据模型选取一个最合适应用环境的物理结构的过程，就是数据库的物理设计。
数据库的物理设计主要分两步：
（1）根据逻辑设计确定数据库的物理结构；
（2）对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。
5.1数据库的物理结构
数据库的物理结构依赖于所选用的DBMS，依赖于计算机硬件环境，在设计时主要考虑以下几方面：
（1）确定数据库的存储结构
确定数据库的存储结构是要综合考虑存取时间、存取空间利用率和维护代价三方面的因素。
为了提高题目的查询和修改速度，把所有的存放在一个物理快中，如果存放不下，可以存放到预留的空白区或链接多个物理快。
聚簇功能可以大大提高按聚簇码进行查询的效率，聚簇以后，聚簇码相同的元组集中在一起了，因而聚簇码值不必在每个元组重复存储，只要在一组中存一次就可以了，也因此可以节省一些存储空间。
聚簇功能不但适用于单个关系，也适用于多个关系。
（2）设计数据的存储路径
在关系数据库中，选择存储路径主要是指建立索引。
（3）确定数据的存放位置
为了提高系统性能，数据应该根据应用情况将易变部分与稳定部分、经常存取部分和存取频率较低部分分开存放。
（4）确定系统配置
DBMS产品在一般情况下都提供了一些存储分配参数，在初始情况下，系统都为这些变量赋予了合理得缺省值，但是这些值不一定适合每一种应用环境，在进行物理设计时，需要重新对这些变量赋值以改善系统的性能。
6数据库的实施
6.1数据库的物理结构
6.1.1数据库建库
1．建库
createdatabase题库管理系统
2．建表
（1）创建课程表，如表4-1所示。
表4-1课程表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
课程号
varchar
50
No
Yes
课程名
varchar
50
No
No
任课教师
varchar
50
No
No
（2）创建题目表，如表4-2所示。
表4-2题目表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
题目编号
varchar
50
No
Yes
题目内容
varchar
50
No
No
题目答案
varchar
50
No
No
正确选项
varchar
50
Yes
No
章节号
varchar
50
No
No
题型号
varchar
50
No
No
课程号
varchar
50
No
No
难度
varchar
50
No
No
出题日期
varchar
50
No
No
用户编号
varchar
50
No
No
（3）创建题目表，如表4-3所示。
表4-3题型表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
题型号
varchar
50
No
Yes
题型
varchar
50
No
NO
（4）创建章节表，如表4-4所示。
表4-4章节表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
章节号
varchar
50
No
Yes
章节内容
varchar
50
No
No
课程号
varchar
50
No
No
（5）创建用户表，如表4-5所示。
表4-5用户表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
用户编号
varchar
50
No
Yes
用户名
varchar
50
No
No
用户密码
varchar
50
No
No
用户级别
varchar
50
No
No
（6）创建专业表，如表4-6所示。
表4-6专业表
字段名
类型
长度
允许为空
是否为主键
专业名称
varchar
50
升级会员 