学生选课系统的设计与实现

摘 要

随着人类向信息社会的不断迈进，风起云涌的信息时代正掀起一次新的革命，同时计算机网络技术高速发展，网络管理运用也变得越来越广泛。因此，建立一个B/S结构的学生选课系统来管理选课信息，会使管理工作系统化、规范化，提高管理效率。

本课题的研究对象是学生选课系统，该系统实现了系统用户管理、学生管理、教师管理、课程信息管理、学生选课管理、退选课程管理、课程成绩管理、通知公告等功能。本系统在设计上，考虑到系统内容以及系统的受众群体，在系统的美工方面采用了比较正规的设计，同时也提供了友好的页面以及简单的操作，系统采用springboot、Mysql，这样的组合不但利用上了在大学中所学到的知识，并且能够使系统真正的发布到互联网上，而不是一个单纯的演示系统。

本系统经过测试，运行效果稳定，操作方便、快捷。在具体的应用过程中，有可能会出现一些问题，今后还会对本系统不断地进行完善、更新，使其功能更强大，应用更广泛。

关键词：B/S结构；管理效率；springboot；互联网

Design and implementation of student course selection system

目  录

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2开发意义

1.3开发现状

1.4论文结构

第一章是论文的绪论部分，主要介绍了课题的研究背景以及研究目的和意义。

第二章研究了学生选课系统的所采用的开发技术和开发工具。

第三章研究了学生选课系统的需求分析，根据系统的特点，分析系统采用的体系结构及开发方法，以及该系统的运行环境，并分析了业务流程，绘制了业务流程以及数据流程。

第四章是对系统的详细设计进行说明。

第五章是系统的具体实现，介绍系统的各个模块的具体实现。

第六章在前几章的基础上对系统进行测试和运行。

最后对系统进行了认真的总结，以此对未来有一个新的展望。

第2章 主要技术和工具介绍

2.1 J2EE技术

人可以掌握多门外语，而一个计算机科学家精通的大多是编程语言，它不是人类的自然语言，比如C语言、Java、Perl等等。由于不同的公司开发出的“中间件”不够规范，所以Sun公司推出J2EE，用这个标准来解决弊病。它提供了良好的机制，让每个层次允许与之相对的服务器、组件运行，使得系统的搭建稳定可用、开发高效、维护方便。

2.2 mysql数据库

MySQL 是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL 所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。因为其自身的功能相当强大，目前已成为最为流行的数据库软件之一。

MySQL是一个开放源码的小型关联式数据库管理系统，开发者为瑞典MySQL AB公司。目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了MySQL作为网站数据库。

2.3 B/S结构

系统计划采用BS模式，是因为比传统的C/S结构具有明显的优越性。B/S模式不需要每台PC客户机都进行部署，只需要部署服务器端，维护费用低。对客户端几乎没有要求，在PC机或者手机上都可以通过浏览器登录。

2.4 springboot框架

Spring框架是Java平台上的一种开源应用框架，提供具有控制反转特性的容器。尽管Spring框架自身对编程模型没有限制，但其在Java应用中的频繁使用让它备受青睐，以至于后来让它作为EJB（EnterpriseJavaBeans）模型的补充，甚至是替补。Spring框架为开发提供了一系列的解决方案，比如利用控制反转的核心特性，并通过依赖注入实现控制反转来实现管理对象生命周期容器化，利用面向切面编程进行声明式的事务管理，整合多种持久化技术管理数据访问，提供大量优秀的Web框架方便开发等等。Spring框架具有控制反转（IOC）特性，IOC旨在方便项目维护和测试，它提供了一种通过Java的反射机制对Java对象进行统一的配置和管理的方法。Spring框架利用容器管理对象的生命周期，容器可以通过扫描XML文件或类上特定Java注解来配置对象，开发者可以通过依赖查找或依赖注入来获得对象。Spring框架具有面向切面编程（AOP）框架，SpringAOP框架基于代理模式，同时运行时可配置；AOP框架主要针对模块之间的交叉关注点进行模块化。Spring框架的AOP框架仅提供基本的AOP特性，虽无法与AspectJ框架相比，但通过与AspectJ的集成，也可以满足基本需求。Spring框架下的事务管理、远程访问等功能均可以通过使用SpringAOP技术实现。Spring的事务管理框架为Java平台带来了一种抽象机制，使本地和全局事务以及嵌套事务能够与保存点一起工作，并且几乎可以在Java平台的任何环境中工作。Spring集成多种事务模板，系统可以通过事务模板、XML或Java注解进行事务配置，并且事务框架集成了消息传递和缓存等功能。Spring的数据访问框架解决了开发人员在应用程序中使用数据库时遇到的常见困难。它不仅对Java:JDBC、iBATS/MyBATIs、Hibernate、Java数据对象（JDO）、ApacheOJB和ApacheCayne等所有流行的数据访问框架中提供支持，同时还可以与Spring的事务管理一起使用，为数据访问提供了灵活的抽象。Spring框架最初是没有打算构建一个自己的WebMVC框架，其开发人员在开发过程中认为现有的StrutsWeb框架的呈现层和请求处理层之间以及请求处理层和模型之间的分离不够，于是创建了SpringMVC。

第3章 系统分析

3.1可行性分析

3.1.1经济可行性

3.1.2技术可行性

3.1.3操作可行性

3.2需求分析

针对现存的问题和需要，通过功能需求的分析，特建立了数字化、信息化的学生选课系统。

3.3业务流程分析

经过对系统功能的分析，调查，研究，总结出学生选课系统主要实现的是对￥留言信息、用户信息等管理功能。这样，可以对该系统绘制业务流程图。

3.4数据流程分析

根据上文所述的业务流程特点，首先对各个方面总的数据处理环节和外部实体进行了描述, 根据自顶向下原则，逐层分解功能，这个过程产生DFD图。

以下是本文当中使用的数据流图图例，见下图所示。

图3-3系统数据流图（0层）

零层数据流程是流程中最抽象的一层，它包括了与登录管理、用户功能管理和检索维护管理等功能模块，在登录模块使用到的数据存储有用户账户信息文档、用户信息文档，用户功能管理模块需要的存储是学生动态信息文档、选课信息文档、成绩信息文档，检索维护是通过以上这些文档信息通过关键词进行搜索。

系统的0层数据流图如下图所示。

图3-4系统数据流图（0层）

一层数据流程图是对零层数据流程图的细化，将登录与细分为填制登录信息和完善信息，用户功能管理细分为用户基本功能管理和用户特色功能管理。

系统的1层数据流图如下图所示。

图3-5系统数据流图（1层）

二层数据流程是对一层数据流层图中填写登录信息、学生基本功能和教师功能的细化。即：填写登录信息细化为填制信息、后台审核，用户基本功能细化为学生资料修改、课程查询、学生选课、成绩查询、退选课程，教师功能细化为教师资料修改、选课审核、课程成绩录入、退选课程、课程信息。

系统的2层数据流图如下图所示。

图3-6系统数据流图（2层）

第4章 系统设计

4.1开发环境

4.2系统结构设计

本系统使用的角色主要有系统管理员、学生、教师，本系统分为学生端、教师端和管理员端，首先学生用账号密码登录系统用户端，进行课程信息查询、学生选课、课程成绩查询、退选课程，学生可以通过标题和类别进行信息的搜索。

管理员端主要由管理员使用，以管理员的身份在登录页面输入账号和密码，经过数据库身份验证，验证成功后登录系统主页，可以使用系统用户管理、学生管理、教师管理、课程信息管理、学生选课管理、课程成绩管理、退选课程管理、通知公告等功能操作。同时管理员可以通过关键字搜索可以搜索相应的信息，打印各种详细信息，导出各类信息列表至excel中。

系统的功能结构图如下图所示。

图4-1系统功能结构图

4.3主要功能模块设计

1. 用户管理模块

1. 课程信息管理模块

(1)课程添加:必须填写课程编号、课程名称、任课老师、上课时间、上课地点、可选名额必须是唯一的, 提交后判断某一项是否为填写, 如果是则做出提醒, 填写符合规则后方可添加到数据库。

(2)课程查询:可以根据课程编号等信息对课程进行查询,查询结果可能有多个。

(3)课程修改:除了课程编号外,其他信息均可以修改。

(4)课程删除:首先找到要删除的课程规划(一个或多个),然后删除即可。

1. 退选课程信息管理模块

(1)退选课程添加:必须填写课程编号、课程名称、任课老师、上课时间、学号、人数、退选原因,且编号必须是唯一的,各项都不能为空。

(2)退选课程查询:该功能能够显示退选课程的基本信息,可以根据退选课程的编号等信息对退选课程做出查询。

(3)退选课程修改:如果退选课程信息需要被修改,可修改的信息包括退选课程内容等基本信息,但是编号是唯一、固定 的,不能被修改。

(4)退选课程删除:首先找到要删除的退选课程(一个或多个),然后删除即可。

1. 选课成绩管理模块

教师选中某个选课，点击添加成绩，填写成绩数据，点击添加按钮，完成选课成绩操作，每次成绩录入，列表将生成新的成绩信息，供管理员管理。

1. 选课模块

用户查询课程规划信息，选择课程规划进入该课程规划的详细页面，点击选课按钮，填写选课表单，添加选课记录。

1. 选课管理模块

用户选课课程规划模块主要实现的是对课程规划的选课功能，同时可查看自己的选课记录，并对选课可进行取消选课操作。管理员登录系统后，可查看用户的选课信息，也可搜索选课信息，同时可对选课信息进行确认或删除的操作。

4.4界面设计

系统首页是整个系统功能的一个缩影，对首页的布局不仅仅关系到用户的使用性，还关系到其他页面的设计以及功能管理设计。所以使用springboot先对首页背景和页面布局进行设计。

4.5数据库设计

4.5.1数据库设计概述

4.5.2概念设计

概念设计是整个数据库设计的关键，在概念设计阶段，由需求分析得到了E-R模型。E-R图是识别功能模型与数据模型间关联关系的，在主题数据库的抽取和规范化的过程中，采用的是简化的E-R图表示方法，从而避免过繁过细的E-R图表示影响规划的直观和可用性。是对现实世界的抽象和概括，是数据库设计人员进行数据可设计的有力工具，能够方便直接地表达应用中的各种语义知识，令一方面它简单、清晰、易于用户理解。

系统总体ER图如下图所示。

4.5.3表设计

概念模型是独立于任何一种数据模型的信息结构。将概念模型转换成逻辑模型，转换的一般原则如下：

(1)一个实体性转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。

(2)一个1:1联系可以转化为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。

(3)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。

(4)一个m:n联系转化为一个关系模式。

本系统设计如下多个表，包括学生表、教师表、选课表、成绩表、竞赛表、申报表等。

Teacher表：

第5章  系统实现

5.1登录模块的实现

学生选课系统的系统入口就是用户登录功能，在浏览器输系统地址跳转至系统前台首页，系统前台的登录窗口在首页左面，包括用户名、密码、权限、验证码，除了权限框使用下拉列表，其他使用文本框，验证码下方为登录和重置两个按钮，用户点击登录按钮，则进行登录验证。

登录流程图如下所示。

图5-1登录流程图

系统登录界面如下所示。

图5-2系统登录

用户登录的逻辑代码如下：

/**

     * 登录

     * @param data

     * @param httpServletRequest

     * @return

     */

    @PostMapping("login")

    public Map<String, Object> login(@RequestBody Map<String, String> data, HttpServletRequest httpServletRequest) {

        log.info("[执行登录接口]");

        String username = data.get("username");

        String email = data.get("email");

        String phone = data.get("phone");

        String password = data.get("password");

        List resultList = null;

        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        if(username != null && "".equals(username) == false){

            map.put("username", username);

            resultList = service.select(map, new HashMap<>()).getResultList();

        }

        else if(email != null && "".equals(email) == false){

            map.put("email", email);

            resultList = service.select(map, new HashMap<>()).getResultList();

        }

        else if(phone != null && "".equals(phone) == false){

            map.put("phone", phone);

            resultList = service.select(map, new HashMap<>()).getResultList();

        }else{

            return error(30000, "账号或密码不能为空");

        }

        if (resultList == null || password == null) {

            return error(30000, "账号或密码不能为空");

        }

        //判断是否有这个用户

        if (resultList.size()<=0){

            return error(30000,"用户不存在");

        }

        User byUsername = (User) resultList.get(0);

        Map<String, String> groupMap = new HashMap<>();

        groupMap.put("name",byUsername.getUserGroup());

        List groupList = userGroupService.select(groupMap, new HashMap<>()).getResultList();

        if (groupList.size()<1){

            return error(30000,"用户组不存在");

        }

        UserGroup userGroup = (UserGroup) groupList.get(0);

        //查询用户审核状态

        if (!StringUtils.isEmpty(userGroup.getSourceTable())){

            String sql = "select examine_state from "+ userGroup.getSourceTable() +" WHERE user_id = " + byUsername.getUserId();

            String res = String.valueOf(service.runCountSql(sql).getSingleResult());

            if (res==null){

                return error(30000,"用户不存在");

            }

            if (!res.equals("已通过")){

                return error(30000,"该用户审核未通过");

            }

        }

        //查询用户状态

        if (byUsername.getState()!=1){

            return error(30000,"用户非可用状态，不能登录");

        }

        String md5password = service.encryption(password);

        if (byUsername.getPassword().equals(md5password)) {

            // 存储Token到数据库

            AccessToken accessToken = new AccessToken();

            accessToken.setToken(UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", ""));

            accessToken.setUser_id(byUsername.getUserId());

            tokenService.save(accessToken);

            // 返回用户信息

            JSONObject user = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(byUsername));

            user.put("token", accessToken.getToken());

            JSONObject ret = new JSONObject();

            ret.put("obj",user);

            return success(ret);

        } else {

            return error(30000, "账号或密码不正确");

        }

}

5.2学生子系统模块的实现

5.2.1退选课程模块的实现

学生点击某个课程进入退选详细页，点击申请按钮进入退选页，提交退选课程信息，成功发布退选，教师管理学生的退选课程信息。

退选课程流程图如下所示。

图5-1退选课程流程图

退选课程界面如图所示。

图5-1退选课程界面

5.2.2学生选课模块的实现

学生点击某个课程点进入课程信息详细页，点击选课按钮进入选课页，提交选课信息，成功选课后，教师管理学生的选课信息，审核选课信息。

学生选课流程图如下所示。

图5-1学生选课流程图

学生选课界面如图所示。

图5-1学生选课界面

选课管理界面如图所示。

图5-1学生选课管理

5.2.3课程成绩模块的实现

5.3管理员子系统模块的实现

5.3.1用户管理模块的实现

  @RequestMapping(value = "/del")

    @Transactional

    public Map<String, Object> del(HttpServletRequest request) {

        service.delete(service.readQuery(request), service.readConfig(request));

        return success(1);

}

    @Transactional

    public void delete(Map<String,String> query,Map<String,String> config){

        StringBuffer sql = new StringBuffer("DELETE FROM ").append("`").append(table).append("`").append(" ");

        sql.append(toWhereSql(query, "0".equals(config.get(FindConfig.GROUP_BY))));

        log.info("[{}] - 删除操作：{}",table,sql);

        Query query1 = runCountSql(sql.toString());

        query1.executeUpdate();

    }

5.3.2密码修改模块的实现

密码修改是对当前登录用户的密码进行修改，在用户登录后右上方也能进行密码修改。

密码修改流程图如下所示。

图5-1密码修改流程图

个人信息界面如图所示。

图5-1个人信息界面图

密码修改界面如图所示。

图5-17修改密码

密码修改关键代码为：

5.3.3课程信息管理模块的实现

课程信息添加关键代码为：

@PostMapping("/add")

    @Transactional

    public Map<String, Object> add(HttpServletRequest request) throws IOException {

        service.insert(service.readBody(request.getReader()));

        return success(1);

    }

    @Transactional

    public Map<String, Object> addMap(Map<String,Object> map){

        service.insert(map);

        return success(1);

}

    public Map<String,Object> readBody(BufferedReader reader){

        BufferedReader br = null;

        StringBuilder sb = new StringBuilder("");

        try{

            br = reader;

            String str;

            while ((str = br.readLine()) != null){

                sb.append(str);

            }

            br.close();

            String json = sb.toString();

            return JSONObject.parseObject(json, Map.class);

        }catch (IOException e){

            e.printStackTrace();

        }finally{

            if (null != br){

                try{

                    br.close();

                }catch (IOException e){

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

        return null;

}

    public void insert(Map<String,Object> body){

        StringBuffer sql = new StringBuffer("INSERT INTO ");

        sql.append("`").append(table).append("`").append(" (");

        for (Map.Entry<String,Object> entry:body.entrySet()){

            sql.append("`"+humpToLine(entry.getKey())+"`").append(",");

        }

        sql.deleteCharAt(sql.length()-1);

        sql.append(") VALUES (");

        for (Map.Entry<String,Object> entry:body.entrySet()){

            Object value = entry.getValue();

            if (value instanceof String){

                sql.append("'").append(entry.getValue()).append("'").append(",");

            }else {

                sql.append(entry.getValue()).append(",");

            }

        }

        sql.deleteCharAt(sql.length() - 1);

        sql.append(")");

        log.info("[{}] - 插入操作：{}",table,sql);

        Query query = runCountSql(sql.toString());

        query.executeUpdate();

    }

5.3.4学生选课管理模块的实现

学生选择课程添加课程规划选课记录，教师审核课程选课信息，教师所以学生的选课记录。

学生选课查管理流程图如下所示。

图5-1学生选课管理流程图

学生选课审核如下图所示。

@PostMapping("/upload")

第6章  系统测试

6.1软件测试

在设计系统的过程中,存在一些错误是不可避免的。For语句语法错误,运行的提示,并要求立即纠正,因此,容易发现和纠正错误等。但另一种类型的错误是程序执行时由于不正确的操作或对某些数据计算公式的逻辑错误导致错误的结果。这种错误的隐蔽性强,有时会出现,有时不出现,因此,这种误差动态屏幕耗时。

6.2功能测试

功能测试就是对产品的各功能进行验证，根据功能测试用例，逐项检测，检查产品是否达到用户要求的功能。下面列出的测试用例是基于需求分析阶段的用例描述而进行的设计。

下面将通过表格的形式介绍针对本系统每个功能模块所进行的功能测试。

1.登录模块功能测试，如下表所示。

表6-1登录测试

2.修改密码模块功能测试，如下表所示。

表6-2修改密码测试

3.课程规划管理功能测试，如下表所示。

表6-7课程信息管理测试

4.选课功能测试，如下表所示。

表6-8选课测试

6.3测试结果

通过对学生选课系统整个流程管理的测试，发现了许多无法实现的功能并及时得到改正和实现，为学生选课系统的发布奠定了基础。此系统中各模块的功能都基本实现，不过还存在着许多不足，在以后的学习中通过测试还需加强和完善。

第7章  总结