基于Springboot框架的高校智能排课系统设计与实现

基于Springboot框架的高校智能排课系统设计与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/sheji720/article/details/145533356

在高校的教学管理中，排课工作一直是教育工作者面临的一项复杂且繁琐的任务。传统的排课方式往往需要人工手动安排课程，不仅耗时费力，还容易出现课程冲突、教室资源分配不合理等问题。随着信息技术的不断发展，利用现代化技术手段优化排课流程已成为高校教育信息化建设的重要方向。基于Springboot框架开发的高校智能排课系统应运而生，它旨在通过智能化的算法和高效的数据处理能力，为高校提供一个高效、准确、灵活的排课解决方案，从而提升教学管理效率，优化教学资源配置，为师生创造更加有序和便捷的教学环境。

系统功能概述

本系统具备以下功能：

1. 课程信息管理：能够录入、修改、查询和删除课程信息，包括课程名称、课程类型、授课教师、学分、授课时间等。

2. 教师信息管理：支持对教师的基本信息、授课课程、教学任务等进行录入、修改、查询和删除操作。

3. 教室信息管理：实现对教室的编号、容量、设备情况等信息的录入、修改、查询和删除，同时能够标记教室的使用状态。

4. 学生信息管理：涵盖学生的基本信息、所在班级、选课情况等的录入、修改、查询和删除功能。

5. 智能排课算法：根据预设的规则和约束条件（如教师时间安排、教室容量、课程优先级等），自动生成合理的课表，避免课程冲突和资源浪费。

6. 课表查询与导出：允许教师和学生查询个人课表，同时提供课表的导出功能，支持多种格式（如Excel、PDF等）。

7. 排课规则设置：用户可以根据实际情况灵活设置排课规则，如课程优先级、教师授课时间偏好、教室分配策略等。

8. 冲突检测与调整：在排课过程中实时检测课程冲突，并提供冲突调整建议，确保生成的课表符合实际需求。

9. 系统权限管理：为不同角色（如管理员、教师、学生等）分配不同的操作权限，保障系统的安全性和数据的完整性。

10. 数据统计与分析：对课程安排、教室使用情况、教师工作量等进行统计分析，为教学管理决策提供数据支持。

系统环境要求

• 开发工具：IDEA、Eclipse
• 数据库：MySQL 5.7/8.0
• 数据库管理工具：Navicat
• Java版本：JDK 1.8
• 应用服务器：Tomcat 7.0

系统设计与实现

系统流程设计

1. 系统开发流程
   高校智能排课管理系统的设计和开发，首先要对用户的实际使用需求和具体情况进行细致的分析，分析出系统要完成的全部功能，然后再针对整个系统的工作流程和功能进行设计，力求每个模块都能够达到用户的要求，最后通过测试来解决问题，保证系统的稳定和正常的运转，本系统的开发流程如图3-4所示。
   

2. 用户登录流程
   登录流程实现了管理员和其他用户的登录，在登录页面需要用户填写自己的信息，前端页面会将信息传递给后端接口，然后查询数据库确定该身份有效后登录成功，否则此用户登录失败，需要重新填写信息，进行再次验证，如图3-5所示。
   

3. 系统操作流程
   系统操作流程分析是软件开发过程中的一个关键环节，它是整个系统整体的运行过程，必须保证其中的每一个步骤都是确定的，这样一个规范的流程图可以使开发者易于理解，快速的投入到接口开发中，从而提升系统开发效率。同时，流程图还能减少开发者对系统操作流程产生歧义和降低沟通的成本，系统操作流程如图3-6所示。
   

4. 添加信息流程
   系统的正常运行离不开数据的支撑，因此，在本系统中添加了数据插入功能，数据库中数据的缺失，会直接影响到数据的查询结果，查询结果错误又会导致逻辑处理出现偏差，最终导致系统性错误或故障，所以在对系统进行数据添加操作时，必须要对数据进行合法性校验，确定此条数据是否有惟一的主关键字和字段是否允许为空等等，若数据库表中不允许某字段为空，而程序没有进行该字段非空逻辑校验，那么就会出现数据存储失败，可能因此造成严重系统后果。添加信息流程如图3-7所示。
   

5. 修改信息流程
   因为使系统的使用者是人，所以难免会有疏忽，从而造成系统输入的信息有误。或者由于其他原因导致数据发生改变，使得必须对系统内的数据进行相应的调整，所以在程序运行中，数据的修改操作是不可缺少的重要环节。在进行数据更新时，必须要有一个惟一的主关键字，以便数据库能够查询到相应的数据；另外，还必须遵守数据插入过程的操作规范，以确保数据的正确性。修改信息流程图如图3-8所示。
   

6. 删除信息流程
   删除操作在系统中并非是必须的，可根据用户及系统的需要来决定是否添加删除功能，删除操作就是使用delete语句将数据库中的某一匹配数据删除，因为此操作会导致用户数据丢失，所以为了避免使用者误按删除键，应在用户点击删除按钮时添加一个提示确认弹窗，当用户确定要删除时，再进行数据库的操作，并且在删除操作完成后要对用户进行反馈。删除信息流程图如图3-9所示。
   

系统数据库设计

对于高校智能排课管理系统而言，数据库中最核心的数据就是信息，并且有许多其他关联数据都储存于数据库中。随着时间推移，将发布大量信息于本系统中，届时数据库中也将蕴藏海量数据。一个优秀的数据库设计方案能在保证系统能够高效处理大量数据的同时保证系统的安全性。因此，在本高校智能排课管理系统设计方案中将数据库的设计摆在重要位置，将数据库设计视为系统设计的重要内容。

1. 数据库E-R图
   E-R图，是通过用户的想法将一些数据形成一种关系结构，这种关系结构也可视为一种概念模型，而数据库的数据处理可以通过概念模型表现直观反映出来。由于E-R图是从用户的角度设立的模型，因此系统E-R图具有很强的实践意义。

• 教师信息E-R图如图4-2所示：
  
• 课表信息E-R图如图4-3所示：
  
• 考试排期E-R图如图4-4所示：
  
• 选课信息E-R图如图4-5所示：
  
• 高校智能排课管理系统总体E-R图如图4-6所示：
  

前台学生功能模块

1. 注册登录界面
   用户需要输入正确的用户名和密码后才可以登录系统并正常使用。如果是第一次使用的新用户，应当先进行账户的注册。注册和登录的界面应当设置便捷的跳转按钮。当用户输入的信息不正确时应当进行相应的提示。如登录时输入的账户有误，应当提示用户该账户不存在。同样的，操作时应该提供积极的反馈，避免用户重复操作。如新用户注册账户时，如果注册成功应该提示“注册成功”的消息栏。

   当用户成功登录后，应该进入到系统的导航界面。

   登陆界面利用表单输入，点击登录按钮会将表单通过相关接口提交给后台，后台验证通过会返回用户的对应Token信息，将Token信息存储到浏览器Session Stroge中，保证浏览器可以判断用户是否未登录状态。反之，如果该用户不存在，后台会返回对应的提示信息。

   注册界面由用户名，密码组成，填写完整后通过相关接口提交，后台会将该用户信息存入Mysql数据库中，建立相关的表结构，返回注册成功code。

2. 系统首页界面
   当游客打开系统的网址后，首先看到的就是首页界面。在这里，游客能够看到高校智能排课管理系统的导航条显示首页、课程信息、课表信息、考试排期、公告信息等。系统首页界面如图5-1所示：
   

3. 学生注册界面
   当学生进入前台系统进行相关操作前必须先注册登录，在注册页面填写学生学号、密码等信息，前端将这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端处理这些信息，检查学生学号是否唯一，并将新学生数据存入MySQL数据库。完成后，后端向前端发送注册成功的确认，前端随后通知学生完成注册。这个过程实现了新学生的数据收集、验证和存储。学生注册界面如图5-2所示：
   

4. 学生登录界面
   学生登录，学生在登录页面通过填写账号、密码，完成登录，在登录流程中，学生首先在Vue前端界面输入学生学号和密码。这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端接收请求，通过与MySQL数据库交互验证用户凭证。如果认证成功，后端生成一个令牌（如JWT）并返回给前端，允许学生访问系统。这个过程涵盖了从学生输入到系统验证和响应的全过程。如图5-3所示：
   

5. 课程信息页面
   学生点击课程信息，在课程信息页面的输入栏填写课程名称，进行查询，然后还可以查看课程等信息，如有需要可以点击选课、收藏等操作。如图5-4所示：
   

6. 考试排期页面
   学生点击考试排期，在考试排期页面的输入栏填写学期、考试科目，进行查询，然后还可以查看考试排期等信息，如有需要可以进行收藏等操作。如图5-5所示：
   

7. 个人中心界面
   学生在个人中心页面可以输入个人详细信息，进行信息更新操作，还可以对修改密码、选课信息、我的收藏进行操作。如图5-6所示。
   

后台管理员功能模块

1. 管理员登录界面
   后台管理员登录，在登录页面选择需要登录的角色，在正确输入用户名和密码后，点击登录操作；如图5-7所示。
   

2. 管理员主界面
   管理员进入系统主页面，主要功能包括对学生、教师、教室信息、课程信息、课程类型、课表信息、课表时间、选课信息、考试排期等进行操作。管理员主页面如图5-8所示：
   

3. 学生信息管理
   学生信息功能在视图层（view层)进行交互，比如点击“添加”按钮或填写用户信息表单。这些用户信息动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器层(control1er层)。控制器接收到这些请求后，调用服务层(service层)以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层)交互，后者负责具体的数据操作如搜索、添加、修改或删除用户信息，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便用户信息功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。在用户信息页面的输入栏中输入学生学号、学生姓名等进行搜索，可以查看到用户详细信息，并根据需要进行修改或者删除等操作；如图5-9所示。
   

4. 教师信息管理
   教师信息功能在视图层（view层)进行交互，比如点击“添加”按钮或填写教师信息表单。这些教师信息动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器(control1er层)。控制器接收到这些请求后，调用服务层(service层)以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层)交互，后者负责具体的数据操作如搜索、添加、修改或删除教师信息，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便教师信息功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。在教师信息页面的输入栏中输入教师工号、教师姓名进行搜索，可以查看到教师详细信息，并根据需要进行修改或者删除等操作；如图5-10所示。
   

5. 教室信息管理
   管理员点击教室信息：在教室信息页面，可以对教室等信息，进行搜索、添加或者批量删除教室信息等操作，如图5-11所示：
   

6. 课程信息管理
   管理员点击课程信息：在课程信息页面，可以对课程等信息，进行搜索、添加或者批量删除、修改课程信息等操作，如图5-12所示：
   

7. 选课信息管理
   管理员点击选课信息：在选课信息页面，可以对选课等信息，进行搜索、审核或者批量删除、查看选课信息等操作，如图5-13所示：
   

8. 系统管理
   管理员点击系统管理：在系统管理页面，可以对修改密码、选课信息、我的收藏等模块信息，进行搜索、修改或者删除系统信息等操作，如图5-14所示：
   

后台教师功能模块

1. 教师登录界面
   后台教师登录，在登录页面输入详细信息选择正确的用户名、角色进行登录操作，如图5-15所示。