摘 要

数据结构及算法分析是程序开发类课程的中流砥柱，起着至关重要的作用。它主要介绍了一些常用的数据结构，阐明了数据结构固有的逻辑关系，讨论了它们在计算机内存储的表示，并结合各种典型案例来说明它们在执行各种操作时的动态性质和实际执行算法。数据结构在课程组中起着连接作用。对培养学生的算法思维能力和数学逻辑思维有很大的帮助。它是计算机专业公认的核心课程。学生软件开发能力最重要的基础就是算法分析和设计的能力。[1]

通过构建数据结构课程组的知识数据库网站，我们完成了数据结构课程组的远程教学。学生可以不受时间和空间的限制，随时随地通过网络来学习这组课程群。建立了基于B/S的网络教学系统。这个网站使用jsp网络编程技术来实现对数据的高效、动态以及交互访问。本文主要工作：介绍JSP系统; [2] [3]，说明数据结构课程组知识点库网站的概要设计，系统结构和工作原理;系统实施的特殊性，难点和重点;[2] [3]阐述数据结构课程群知识点库网站的概要设计，系统结构及工作原理；分析了系统实现中的特殊性、难点和重点；详细设计实现学、自我测试、成绩管理、栏目导航等程序模块； 各个模块的具体实现，且分析并解决实现中的若干技术问题；建立完整的实验网站，进行测试并分析结果。

本文详细介绍了目数据结构课程群知识点库的系统需求分析和面向对象建模结果，描述了系统的总体设计、功能模块设计、表结构设计和数据表之间的关系。[4]进行的测试结果表明该系统功能正确合理、运行流畅。能为学习数据结构课程群相关课程提供较好的支持，具有良好的应用前景。

关键词：HTML5；JSP；B/S；MySQL;Bootstrap

Abstract

Data structure and algorithm analysis are the mainstay of program development courses and play a vital role. It mainly introduces some commonly used data structures, clarifies the inherent logical relationships of data structures, discusses their representations stored in computers, and combines various typical cases to illustrate their dynamic nature and actual execution when performing various operations. algorithm. The data structure plays a role in the course group. It is of great help to train students‘ thinking ability and mathematical logic thinking. It is a recognized core course in computer science. The most important foundation for student software development capabilities is the ability to analyze and design algorithms. [1]

The distance learning of the data structure course group was completed by building the knowledge database website of the data structure course group. Students can study this course online without being limited by time and space. A network teaching system based on B/S was established. This website uses jsp network programming technology to achieve efficient, dynamic and interactive access to data. The main work of this paper is to introduce the JSP system; [2] [3], to explain the outline design, system structure and working principle of the data structure course group knowledge point library website; the particularity, difficulty and focus of the system implementation; [2] [3] Explain the outline design, system structure and working principle of the data structure course group knowledge point library website; analyze the particularity, difficulty and focus of the system implementation; detailed design implementation, self-test, score management, column navigation and other program modules; The specific implementation of the module, and analyze and solve several technical problems in the implementation; establish a complete experimental website, test and analyze the results.

This paper introduces the system requirements analysis and object-oriented modeling results of the target data base of the data structure course group, and describes the relationship between the overall design of the system, functional module design, table structure design and data table. [4] The test results show that the system is correct and reasonable, and the operation is smooth. It can provide better support for the course of learning data structure course group and has a good application prospect.

Keywords:HTML5；JSP；B/S；MySQL;Bootstrap

目录

摘 要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 项目来源及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的研究工作及结构安排 2

2 数据结构课程群知识点库的需求分析 3

2.1 系统目标 3

2.2 系统功能需求分析 3

2.3 系统用例图 3

2.4 系统活动图 4

2.5 系统时序图 5

2.6 系统的性能需求 6

2.7 本章小结 7

3 数据结构课程群知识点库的设计 8

3.1 系统总体设计 8

3.1.1 系统总架构设计 8

3.1.2 系统软件结构设计 9

3.2 系统功能模块设计 10

3.2.1 系统登录模块设计 10

3.2.2 系统在线模块设计 11

3.2.3 系统测试模块设计 11

3.3 系统数据库设计 11

3.3.1 实体描述 11

3.3.2 数据库表结构设计 13

3.3.3 数据库表关系 15

3.4 本章小结 16

4.数据结构课程群知识点库的实现 17

4.1 系统功能的实现展示 17

4.1.1 登录功能的实现 17

4.1.2 知识点板块的实现 17

4.1.3 在线测试板块的实现 17

4.2 系统配置环境 18

4.2.1 tomcat数据库连接池介绍与配置 18

4.3 本章小结 19

5.数据结构课程群知识点库的测试方法 20

5.1 软件测试 20

5.1.1 软件测试原则 20

5.1.2 软件测试过程 20

5.2 数据结构课程群知识点库的测试数据和测试结果 20

5.2.1 软件测试 20

5.2.2 系统性能测试 22

5.3 本章小结 23

6总结与展望 24

6.1 全文总结 24

6.2 未来展望 24

参考文献 25

致 谢 27

1 绪论

1.1 项目来源及研究意义

数据结构及算法分析是程序开发类课程的中流砥柱，起着至关重要的作用。它主要介绍一些常用的数据结构，如队列，栈，树，数组等。阐明数据结构内在的逻辑关系，讨论他们在计算机内部的储存表示，并结合各种典型案例说明它们在进行各种运算时的动态性质及实际的执行算法。[5]数据结构在课程群中起着承上启下的作用，对培养学生的算法思维能力和数学逻辑思维有着很大的帮助，是一门公认的计算机专业的核心课程。学生软件开发能力最重要的基础就是算法分析和设计的能力。

数据结构在整个课程群建设中处于核心地位。[5]但是经过调研发现，即使是计算机专业的学生，也有50％以上认为数据结构难以理解。由于课程性质和学生能力的限制，学生在学习过程中会遇到许多困难，这种畏惧的而思想会影响到学习的兴趣。

随着计算机技术的发展，HTML5技术越来越多的参与到教学活动中来，数据结构知识点多，内容抽象，图形图标公式众多。[6][7][8]传统的PPT授课方式已经无法满足学生的需要。互动少, 学生学习起来枯燥无味, 课堂效率无法保证, 无法完成教学任务。运用HTML5技术能将各个知识点形象、生动的展现出来, 增加了课堂的活跃气氛, 同时，它还能与学生进行面对面的交流，激发学生的学习热情。

所以我们认为建立一个基于HTML5的数据结构课程群知识点库来帮助同学们巩固数据结构课程群相关知识点是很有必要的。可以全面介绍数据结构课程群相关的知识点，方便同学们关联记忆，及时查漏补缺，以及复习备考。不仅能帮助正在学习的同学，也可以帮助准备考研的同学们复习数据结构。

1.2 国内外研究现状

国外例如javatpoint这样的学习网站上有数据结构相关知识点的整理，按照树状索引，但是，没有搜索功能，没有相关的练习，只有枯燥的文字，这并不能反映传统教学的优点。无法称之为知识点库。而且由于语言问题，英语基础比较薄弱的同学学习起来可能会十分困难。

目前国内关于数据结构课程群知识点库基本上是一片空白，只有部分个人博客上有个人心得，资料分享。如简书，CSDN等。将整个数据结构知识点完全陈列，没有目录索引，使用困难，查找不便。学生只能死记硬背，无法激发学习的积极性。希望我们的研究能够弥补上这片空白。[9]

综合来讲，目前国内外还没有寓教于乐的数据结构课程群相关的学习网站，但是由于数据结构课程群在计算机专业的重要性以及困难性。设计并开发一个基于HTML5技术的数据结构课程群知识点库是很有必要的。

1.3 论文的研究工作及结构安排

本文从需求分析，用例建模，系统设计与实现，系统测试等方面研究了数据结构课程群知识点库系统。[10]

本文分为五章。各章主要内容如下：

第一章是绪论，阐述了数据结构课程群知识点系统的项目背景及研究意义，国内外的研究现状，确定论文的主要研究任务，并给出了论文的整体结构安排。

第二章介绍了数据结构课程群知识点库的需求分析，包括功能需求分析，性能分析，数据分析，系统的用例图，活动图，时序图等。

第三章介绍了数据结构课程群知识点库的设计实现，其中包括了系统总体设计，具体功能设计，数据库设计及关键算法的设计。

第四章介绍了数据结构课程群知识点库系统的实现，详细描述了系统的功能及实现截图等。

第五章说明了对数据结构课程群知识点库系统的测试方法，测试用例和测试步骤。分析测试结果。

2 数据结构课程群知识点库的需求分析

2.1 系统目标

数据结构课程群知识点库的主要目标是实现一个在线学习数据结构课程群相关课程知识点的平台网站。同时灵活运用HTML5技术方便教师进行授课工作以及方便同学在线学习。同时能进行测试，了解自身的知识水平，及时查漏补缺。为计算机及相关专业的同学以及想要学习计算机技术的人的学习提供方便。本系统希望能提高同学们学习数据结构课程群相关课程的效率，让数据结构成为计算机专业的老大难的现象不复存在。同时该网站具有一定的容错性，当用户进行了错误操作的时候系统会给出报错信息而不是直接崩溃。

2.2 系统功能需求分析

业务流程分析是对业务功能分析的进一步细化。从而得到业务流程图。业务流程图是描述系统中各单位和人员之间的业务关系、业务顺序和管理信息流动的图表。它可以用来帮助分析师发现业务流程中不合理的流程。其中主要过程及步骤如下：

1.注册：在注册阶段会对不同的用户角色进行区分。不同的角色具有不同的系统权限。

2.登陆：用户输入自己的账号和密码。登陆成功后不同的用户能进行不同的操作。

3.用户管理：管理员可以管理教师和学生用户，以及添加、删除、修改和查询用户信息。

4.知识点管理：4.知识点管理：教师用户可以对知识点进行相关的管理，并进行增加，删除，修改，查询知识点信息。

5.在线测试：学生可以通过系统进行模拟试题训练，在规定的时间内进行阅卷，系统自行给出分数。[11]

2.3 系统用例图

用例图是由actor（Actors），用例，边界以及它们之间的关系组成的视图，用于描述系统的功能。用例图主要用于建模系统、子系统或类的功能行为。对于用户而言，他们并不想了解系统的内部结构和设计，他们所关心的是发达的系统是如何工作的，这是构建用例模型的基本思想。通过用例图我们可以更直观的获取用户需求，从而更好地确定系统功能。

图2.3 知识点库系统用例图

2.4 系统活动图

活动图是UML建模方法中建模系统动态行为的另一个常用工具。它描述对象活动顺序关系所遵循的规则，显示从一个活动到另一个活动的控制流。它关注的是系统的行为，而不是系统的过程。图2所示为系统的活动图，该活动涉及到教师、学生这两个对象。教师登陆后选择课程发布学习资料，学生登录后可以在线学习。

图2.4 系统活动图

2.5 系统时序图

时间序列图用于描述多个对象之间的动态协作。它反映了对象之间消息交互的时间顺序。。在执行用例过程中，由类操作或状态机转换来激发的每个事件，在时序图中都有一条对应的消息。如图3所示是系统的注册登录时序图。

图2.5 注册登录时序图

2.6 系统的性能需求

1.性能需求

衡量软件性能的常见标准有：

（1）响应时间（Response time）

响应时间是指用户感觉软件系统为其服务而消耗的时间。对于网站系统，响应时间是从单击页面到在浏览器中显示时间结束的时间间隔。数据库课程群知识点库网站的平均响应时间小于四秒。

并发用户数（Concurrent users）

并发用户的数量用于测量服务器的并发容量和同步协调能力。在客户端，一组用户同时执行操作。与吞吐量不同，它主要占用操作系统资源，如套接字和句柄。考虑到会有至少几个学院的人使用，该数据结构课程群知识点库应该能支持100以上的用户。

非功能性需求分析

系统的非功能性要求。是指为了满足用户的需求而必须产生的功能特性之外必须满足的特性。软件产品的非功能性需求主要包括系统的可靠性、可扩展性、可维护性和可用性。

系统可靠性普遍指系统在规定时间内和规定工作条件下完成规定功能的能力/概率。系统的可靠性问题随着系统组成的复杂度而日益明显。系统越复杂，信息量越大，重要性越高，功能越强，应用范围越广。

系统的可伸缩性意味着即使在负载增加时也有保持性能的策略。为了探讨可伸缩性，需要定量地描述负载和性能的措施。在可扩展系统中，可以增加处理能力以保持高负载下的可靠性。

系统的可维护性有很多方面，但本质上它为需要使用系统的工程和操作团队提供了更好的生活。良好的抽象在降低复杂性的同时使系统更容易修改和适应新的用例。良好的可操作性意味着对系统健康状况的良好可见性和有效的管理方法。

系统的可用性是指系统在执行任务的任意时刻能正常工作的概率。[12]

2.7 本章小结

本章分析了数据结构课程群知识点库系统的整体需求，用UML建模的方式绘制了系统的用例图，时序图，活动图，下一张要利用这些图对系统进行详细设计。同时对系统的性能需求和非功能性需求进行了分析。

3 数据结构课程群知识点库的设计

3.1 系统总体设计

3.1.1 系统总架构设计

网络系统的主流模式是c/s模式和b/s模式。我们的数据结构课程群知识点库系统采用的是B/S模式，B/S模式的全称是Brower/Sever，即浏览器/服务器，由浏览器，服务器和数据库组成。由三层结构来实现，分别是用户表示层，业务逻辑层和数据访问层。通过使用B/S架构，能极大简化客户机的工作，而服务器将负荷更大的工作量。具有更强的适应性，同时具有方便业务拓展，维护简单的优点。

图3.11 数据结构课程群知识点库系统的B/S架构

第一表示层Web浏览器。系统的显示逻辑包含在客户机中的用户表示层中。任务是由网络浏览器向网络上的网络服务器提交服务。在网络服务器验证用户身份后，它使用http协议将所需的主页传输给客户端。客户端接受传输的主页文件并在网页浏览器上显示。

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