周奇 張凱亮 劉昊

摘要 對高校培養(yǎng)人才而言，不僅要培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)的理論知識，而且需要培養(yǎng)學(xué)生自身編程的動手實踐能力，關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生的自身編程能力方面，可以通過搭建一個在線判題平臺來滿足學(xué)生的需求。本課題在通過詳細的需求分析之后，以JAVA技術(shù)為核心，使用SpringBoot框架搭建一個Online Judge平臺。本平臺實現(xiàn)了平臺用戶添加登陸、權(quán)限管理模塊、題庫管理模塊、作業(yè)模塊、公開題庫模塊和競賽模塊，為在校師生提供一個高效、快捷的在線判題平臺。由于其能夠在線自動評判提交的代碼是否正確的功能，因此能夠減輕老師驗收代碼的教學(xué)任務(wù)，極大地提高了效率，并且能夠使學(xué)生得到及時的反饋，對于培養(yǎng)學(xué)生自身編程的實踐能力方面具有非常大的提升。本說明書主要從系統(tǒng)分析分析、系統(tǒng)實現(xiàn)和系統(tǒng)測試三個方面對平臺設(shè)計與實現(xiàn)過程進行詳細的描述與說明，說明書共由六部分組成。

關(guān)鍵詞 在線判題;Spring Boot;MySQL;VUE

1 研究背景及意義

隨著計算機技術(shù)的更新與迭代，高校此方面的教學(xué)內(nèi)容與方式也應(yīng)該隨之進步。關(guān)于教學(xué)內(nèi)容方面，在注重理論教學(xué)的同時也應(yīng)該更加注重對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng);關(guān)于教學(xué)方式方面，傳統(tǒng)的編程作業(yè)的收發(fā)需要教師親自進行批改，對于學(xué)生而言，無法得到實施的反饋，對于教師而言，在日常繁雜的教學(xué)任務(wù)下，親自批改也可能會造成很大的工作壓力。綜上所述，一個能夠自動判斷提交代碼是否正確的在線判題平臺，能夠大大緩解教師的教學(xué)壓力，以及能夠使學(xué)生快速的得到反饋，使得教學(xué)質(zhì)量大大提升。

如今可供學(xué)生參加的程序設(shè)計類算法競賽也越來越多，像比較出名的ACM/ICPC、藍橋杯以及各個地方舉辦的區(qū)域級和國家級比賽。學(xué)生參與這些比賽并且能夠拿到獎項，在某種意義上便是是對學(xué)校教學(xué)水平的肯定。因此各個高校對于程序設(shè)計類算法競賽越來越重視，紛紛搭建起各自的OnlineJudge（在線判題，之后簡稱為OJ）平臺。

目前比較出名的杭電OJ、青島大學(xué)的QingDaoUOJ、開源的hustOJ來供學(xué)校學(xué)生進行算法題目的練習(xí)與競賽。這些OJ在搭建的同時都考慮到了自己學(xué)校自身的情況，可能在別的學(xué)校根據(jù)這些源碼進行搭建的時候會出現(xiàn)與學(xué)校自身狀況不相符的情況。一個良好的OJ不僅能體現(xiàn)出學(xué)校對于學(xué)生編程實踐能力的重視情況，也為學(xué)生提供了一個更加便捷與高效的平臺。

搭建起本在線判題平臺后，教師或者競賽組織者對題庫進行維護然后布置作業(yè)或發(fā)布比賽供學(xué)生參加。對于教師而言能減輕批改學(xué)生提交上來的代碼的壓力，然后能拿出更多的精力放在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與提高方面，有利于相關(guān)專業(yè)的長遠的發(fā)展。對于學(xué)生來說，能夠得到及時的反饋，提高學(xué)到新知識之后的鞏固的速度，并且為有志于參加算法競賽的同學(xué)提供一個良好的平臺支撐，提高其參與感與算法水平。

2 系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)需求分析

本在線判題平臺主要目標是為了在減輕教師的批改作業(yè)的壓力的前提下，同時使學(xué)生能夠在線提交編程作業(yè)以及能夠進行編程題目練習(xí)，達到雙贏的效果。本平臺共分為五種角色類型，后期可以為各個賬戶動態(tài)分配權(quán)限，其中包含除供用戶操作的前端頁面和給其提供數(shù)據(jù)的后端服務(wù)器之外，還有判題服務(wù)器用于啟動代碼評測機對用戶提交的代碼進行判題。

教師：主要負責(zé)發(fā)布作業(yè)，可以選擇自己所管理的班級進行發(fā)布作業(yè)的操作，發(fā)布作業(yè)后可以從總題庫中選擇題目加入作業(yè)列表，并且在此之后可以查看學(xué)生的提交情況。若管理員分配了總題庫管理的權(quán)限，可以對總題庫的題目進行編輯。若管理員分配了公開題庫的管理權(quán)限，可以對公開題庫進行管理。

競賽組織者：主要負責(zé)發(fā)布競賽，設(shè)置參賽碼后便可發(fā)布競賽，同時還可以添加臨時參賽者賬戶供校外學(xué)生來參加競賽。若管理員分配了總題庫管理的權(quán)限，可以對總題庫的題目進行編輯。若管理員分配了公開題庫的管理權(quán)限，可以對公開題庫進行管理。

學(xué)生：可以通過公開題庫模塊進行日常的算法練習(xí)，通過作業(yè)模塊來完成該學(xué)生所在的班級的教師布置的算法編程題目，以及通過競賽模塊輸入競賽組織者提供的參賽碼來進行算法競賽。

臨時參賽者：臨時參賽者只擁有訪問競賽模塊的權(quán)限，賬號由競賽組織者提供，輸入競賽組織者提供的參賽碼后選擇相應(yīng)競賽便可參加比賽。

超級管理員：負責(zé)賬號的添加與維護，對于已存在的賬號進行進一步的動態(tài)權(quán)限分配，以及班級的創(chuàng)建和班級成員的維護。

2.2 功能模塊分析

功能模塊分析是一個項目開發(fā)過程中必不可少的一個步驟。在項目進行具體實現(xiàn)前通過功能模塊分析，可以大致確定項目的主要模塊與功能。如果項目開發(fā)的過程中缺少這一步驟，對于后續(xù)的項目設(shè)計會帶來主要功能界限模糊的困擾。本項目用戶交互端和評測段在一起共分為六個模塊，下面將對本項目進行完整地功能分析：

（1）用戶管理模塊：只有超級管理員才能進入此模塊，該模塊分為三個子模塊，分別為賬號管理、班級管理和權(quán)限管理。通過賬號管理模塊來進行用戶的添加與修改以及分配已經(jīng)創(chuàng)建好的權(quán)限類型;通過班級管理模塊來管理班級，并且還可以通過該模塊對班級的具體成員進行管理。

（2）公開題庫模塊：該模塊可以由普通權(quán)限用戶進入來進行日常算法題目的練習(xí)，擁有增刪權(quán)限的用戶可以新建公開題庫或編輯現(xiàn)在已有的題庫。除此之外，還可以對具體的某一個公開題庫進行權(quán)限設(shè)置，設(shè)置為只有特定用戶才能進入該題庫進行題目練習(xí)。

（3）作業(yè)模塊：賬號類型為學(xué)生的用戶可以進入此模塊完成所在班級的教師布置的算法編程作業(yè)。賬號類型為教師的用戶則可以向自己所管理的班級進行發(fā)布作業(yè)的操作。作業(yè)發(fā)布完成之后還可以查看學(xué)生的提交情況。

（4）競賽模塊：比賽組織者可以通過該模塊進行比賽的創(chuàng)建并設(shè)置參賽碼，還可以創(chuàng)建臨時賬號來邀請外校用戶來參加比賽。擁有權(quán)限的普通用戶可以通過該模塊進行算法競賽，并且查看比賽

（5）總題庫模塊：本系統(tǒng)的所有題目均由本模塊管理，編輯權(quán)限只對由超級管理權(quán)分配增刪權(quán)限的用戶開放，而擁有公開題庫、競賽、作業(yè)模塊的增刪權(quán)限的用戶，可以進入此模塊向公開題庫、作業(yè)或者競賽中添加題目。

（6）評測模塊：評測模塊負責(zé)對用戶提交上來的代碼進行評測。當(dāng)擁有參賽者權(quán)限、刷題權(quán)限和作業(yè)學(xué)生權(quán)限的用戶進行競賽、刷題和提交作業(yè)操作后，接收用戶提交的代碼然后進行編譯和評測，并將評測結(jié)果提交到數(shù)據(jù)庫中。

2.3 用例分析

2.3.1系統(tǒng)業(yè)務(wù)用例圖

圖2-1 業(yè)務(wù)用例模型圖

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

為了方便平臺用戶使用，本平臺總的共分為用戶管理模塊、公開題庫模塊、總題庫模塊、競賽模塊、作業(yè)模塊和評測模塊共六個模塊。通過這六個模塊，將整個平臺的業(yè)務(wù)囊括其中，為用戶提供一個高效、便捷的在線判題平臺。如圖3-1所示。

圖3-1在線判題平臺系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

擁有總題庫權(quán)限的用戶登陸后，進入總題庫管理頁面，可以對題庫列表進行模糊查詢，也可以在此界面新增題庫，總題庫的實體類圖如圖3-2所示;選擇題庫進入之后，可以查看該題庫的題目列表（獲取題目列表的順序圖如圖3-3所示），也可以再此界面模糊查詢題目、修改此題庫信息和對該題庫的題目進行管理。

擁有競賽、公開題庫和作業(yè)權(quán)限的用戶，可以進入到具體題庫選擇題目添加到競賽、公開題庫和作業(yè)的一個題庫之中。獲取到題庫中的題目列表后可以查看題目詳情并提交代碼。

圖3-2總題庫實體類圖

圖3-3獲取題目列表順序圖

平臺總體E-R圖。如圖3-4所示

圖3-4平臺總體E-R圖

臨時賬戶和擁有競賽權(quán)限的學(xué)生可以進入競賽頁面查看所有的競賽列表，然后選擇要參加的競賽后輸入邀請碼，進入相應(yīng)的競賽頁面。進入競賽獲取題目列表后可以點擊題目查看題目詳情并提交代碼。

比賽組織者賬戶進入競賽頁面后可以發(fā)布競賽，發(fā)布競賽時要輸入競賽名、簡介、開始時間、結(jié)束時間以及邀請碼;在競賽頁面還可以通過模糊查詢獲得競賽列表。進入相應(yīng)的競賽頁面之后，可以對該競賽的信息進行編譯，以及移除該競賽中的題目。競賽模塊的實體類圖如圖3-5所示。

圖3-5競賽模塊的實體類圖

4 系統(tǒng)測試結(jié)果

系統(tǒng)測試主要是在系統(tǒng)上線運行前，驗證平臺是否按照功能需求保質(zhì)保量完成項目，同時檢測所完成功能是否有Bug。系統(tǒng)測試是項目結(jié)束的最重要過程，避免項目在上線使用時出現(xiàn)問題，影響用戶體驗，嚴重可能導(dǎo)致用戶信息或者資金受到損失。

本平臺測試主要采用黑盒測試和白盒測試，黑盒測試主要通過平臺功能的正常使用流程檢測是否能夠正常運行;白盒測試主要體現(xiàn)在項目編寫過程中，我針對所編寫的接口編寫測試單例進行功能測試。

通過對本平臺進行白盒測試，發(fā)現(xiàn)平臺設(shè)計時有些復(fù)雜邏輯問題存在一定缺陷，后期通過測試結(jié)果進行了相應(yīng)改正，最后測試問題已經(jīng)解決?？傮w來說，最終的系統(tǒng)測試結(jié)果與前期項目功能設(shè)計相符合。通過用戶角色去體驗本平臺，界面設(shè)計簡潔美觀，操作不復(fù)雜，用戶使用體驗感良好。

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