鐘耀章，桂 瓊

(桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006)

0 引言

ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽是由國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(ACM)主辦的，比賽一般會(huì)有7～13個(gè)題目[1]。三個(gè)人一隊(duì)，共同使用一臺(tái)電腦，需要在5個(gè)小時(shí)內(nèi)使用C/C++、Java和Python中的一種來(lái)編寫(xiě)程序從而解決問(wèn)題。在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)(Online Judge，OJ)先前的目標(biāo)是為了鍛煉參加ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的參賽者們。除此之外，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)教學(xué)環(huán)境中也起到了很大的作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基本算法或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似課程的過(guò)程時(shí)，常常不能知道自己設(shè)計(jì)的算法和實(shí)現(xiàn)的代碼是否完全正確而不能做出正確的判斷。特別是一些剛?cè)腴T(mén)的程序設(shè)計(jì)愛(ài)好者常常不能對(duì)自己所寫(xiě)的程序有一個(gè)很好的認(rèn)識(shí)，在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)憑借著嚴(yán)格的判題體系和大量的測(cè)試數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)完美地解決了這個(gè)問(wèn)題。在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)對(duì)比人工評(píng)判有著如下的優(yōu)勢(shì)：(1)效率高，人工評(píng)判時(shí)間漫長(zhǎng)，不能讓學(xué)生及時(shí)地了解到自己那些方面的不足，在線測(cè)評(píng)只需要幾秒鐘就能完成測(cè)評(píng)并實(shí)時(shí)將結(jié)果反饋給用戶。(2)使用方便，你只需要有一臺(tái)能聯(lián)網(wǎng)的電腦就可以進(jìn)行算法訓(xùn)練，并且題目多樣性，大大提高學(xué)生的興趣。(3)公平性，不會(huì)存在人為主觀因素，系統(tǒng)是拿測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。本系統(tǒng)旨為算法愛(ài)好者提供一個(gè)在線學(xué)習(xí)、交流的平臺(tái)。

1 系統(tǒng)功能需求分析

1.1 系統(tǒng)總體框架

本次要開(kāi)發(fā)的ACM競(jìng)賽在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：前臺(tái)服務(wù)模塊、后臺(tái)管理模塊、后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊[2]。前臺(tái)服務(wù)模塊有：用戶注冊(cè)登錄、用戶找回密碼、修改個(gè)人信息、用戶排名、題目預(yù)覽、查看提交代碼和報(bào)名競(jìng)賽等。后臺(tái)管理模塊有：用戶管理、比賽管理、題目管理和管理員注冊(cè)登錄等。后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊有：代碼處理、代碼編譯、代碼測(cè)試。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 ACM競(jìng)賽在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)總體框圖

1.2 前臺(tái)服務(wù)模塊分析

前臺(tái)服務(wù)模塊指的是本系統(tǒng)普通用戶使用的模塊，就是用戶打開(kāi)瀏覽器輸入本系統(tǒng)的url即可訪問(wèn)到系統(tǒng)，前臺(tái)服務(wù)模塊如圖2所示。

圖2 前臺(tái)服務(wù)模塊

(1)用戶注冊(cè)：使用本系統(tǒng)需要注冊(cè)一個(gè)用戶，輸入學(xué)號(hào)，密碼，名字，學(xué)校，專(zhuān)業(yè)班級(jí)，QQ，郵箱等。

(2)用戶登錄：使用本系統(tǒng)必須先登錄，如果想要通過(guò)url的方式直接訪問(wèn)本系統(tǒng)，也會(huì)被系統(tǒng)攔截器攔下來(lái)。

(3)用戶找回密碼：當(dāng)用戶忘記自己的密碼時(shí)，可以通過(guò)注冊(cè)時(shí)的學(xué)號(hào)和郵箱來(lái)修改新的密碼。

(4)修改個(gè)人信息：用戶可以修改除了學(xué)號(hào)的其他基本信息。

(5)用戶排名：用戶可以查看自己在本系統(tǒng)的排名，根據(jù)你的解題數(shù)和你的提交次數(shù)做一個(gè)排名。

(6)題目預(yù)覽：用戶點(diǎn)擊題目按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以每頁(yè)10題的方式來(lái)顯示當(dāng)前系統(tǒng)的所有題目。

(7)查看提交代碼：當(dāng)用戶提交代碼后，系統(tǒng)會(huì)把用戶提交的代碼、運(yùn)行時(shí)間、測(cè)評(píng)狀態(tài)、提交時(shí)間和使用的語(yǔ)言等信息存儲(chǔ)起來(lái)，用戶可以查看本題提交狀態(tài)和查看提交的代碼，也可以查看其他用戶提交的信息。

(8)報(bào)名競(jìng)賽：用戶可以報(bào)名正在進(jìn)行的競(jìng)賽。

1.3 后臺(tái)管理模塊分析

后臺(tái)管理模塊是屬于管理員的模塊，可以對(duì)用戶、題目和競(jìng)賽進(jìn)行管理，后臺(tái)管理模塊如圖3所示。

圖3 后臺(tái)管理模塊

(1)管理員注冊(cè)：如果想登錄系統(tǒng)的后臺(tái)管理頁(yè)面，需要注冊(cè)一個(gè)系統(tǒng)管理員用戶。

(2)管理員登錄：必須要登錄才能訪問(wèn)系統(tǒng)后臺(tái)管理模塊，如果直接通過(guò)url的方式訪問(wèn)后臺(tái)頁(yè)面，也會(huì)被攔截器攔截并且跳轉(zhuǎn)到登錄頁(yè)面。

(3)用戶管理：管理員可以查看用戶，并且對(duì)其進(jìn)行修改刪除操作。

(4)題目管理：管理員可以為系統(tǒng)新增題目、修改題目和刪除題目。

(5)競(jìng)賽管理：管理員可以新增競(jìng)賽、新增競(jìng)賽題目和刪除競(jìng)賽。

1.4 后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊分析

后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊對(duì)用戶提交的代碼進(jìn)行處理，判定是C還是Java等，編譯代碼，編譯通過(guò)后運(yùn)行代碼，測(cè)評(píng)結(jié)果是否正確，后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊如圖4所示。

圖4 后臺(tái)測(cè)評(píng)模塊

2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

(1)用戶端：用戶需要通過(guò)瀏覽器，來(lái)訪問(wèn)本系統(tǒng)，首先需要注冊(cè)成為本系統(tǒng)用戶，然后登錄使用本系統(tǒng)。用戶忘記密碼時(shí)，可以通過(guò)學(xué)號(hào)和電子郵箱來(lái)修改新密碼。登錄成功首頁(yè)有題目、提交、比賽、個(gè)人信息和排行榜等按鈕。題目頁(yè)面會(huì)以每頁(yè)10條數(shù)據(jù)進(jìn)行分頁(yè)顯示題目，分別顯示題目標(biāo)題、題目難度、通過(guò)率和提交狀態(tài)等信息。點(diǎn)擊題目標(biāo)題將會(huì)跳轉(zhuǎn)到題目詳情頁(yè)面，在該頁(yè)面可以進(jìn)行代碼提交。提交信息頁(yè)面分別顯示運(yùn)行ID、提交用戶、題號(hào)、運(yùn)行時(shí)間、測(cè)評(píng)結(jié)果、提交時(shí)間等信息，點(diǎn)擊運(yùn)行ID會(huì)彈出模態(tài)框里面顯示該次提交的代碼。比賽頁(yè)面分別顯示競(jìng)賽標(biāo)題，競(jìng)賽開(kāi)始結(jié)束時(shí)間和競(jìng)賽當(dāng)前狀態(tài)。競(jìng)賽狀態(tài)會(huì)根據(jù)競(jìng)賽開(kāi)始結(jié)束時(shí)間和系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間做對(duì)比，分3種狀態(tài)：未開(kāi)始、正在進(jìn)行和已結(jié)束。用戶可以修改除學(xué)號(hào)之外的個(gè)人信息，查看用戶排行榜。

(2)管理員端：后臺(tái)管理模塊有用戶管理、題目管理和競(jìng)賽管理功能。用戶管理有用戶修改和用戶刪除操作。題目管理有新增、修改和刪除題目操作。競(jìng)賽管理有新增競(jìng)賽、刪除競(jìng)賽和新增競(jìng)賽題目操作。

2.2 測(cè)評(píng)功能模塊設(shè)計(jì)

本OJ系統(tǒng)所支持的編程語(yǔ)言有C，C++，Java，整個(gè)測(cè)評(píng)功能模塊的工作步驟如下：

(1)獲取用戶提交的源代碼，如果是用戶使用的是C、C++語(yǔ)言的話，會(huì)把代碼保存在指定的文件夾下，XXXX.c或者.cpp的文件里，前面4位是系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生字符，這也是保證文件名不能相同。如果用戶選擇的是Java語(yǔ)言的話，首先Java的類(lèi)名必須是Main，隨后生成XXXX.java文件。

(2)編譯源代碼生成的.c或者.java文件，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的文件調(diào)用不同的編譯器，C/C++生成.exe文件，Java生成.class文件，前面的4位隨機(jī)數(shù)和編譯前是一樣的。

(3)運(yùn)行已經(jīng)編譯好的.exe或者.class文件，運(yùn)行文件進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出用來(lái)和錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的測(cè)試用例對(duì)比，得到結(jié)果，并將測(cè)評(píng)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給用戶，測(cè)評(píng)功能模塊流程如圖5所示。

圖5 測(cè)評(píng)功能模塊

3 測(cè)評(píng)功能模塊實(shí)現(xiàn)

3.1 C/C++，Java編譯器

系統(tǒng)選擇C/C++的編譯器是WinGW，它是一個(gè)精簡(jiǎn)的Windows平臺(tái)，支持C/C++、ADA編譯器，使用較為方便[3]。

Java編譯器選擇JDK，它為Java應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)提供了編譯和執(zhí)行環(huán)境，所有的Java寫(xiě)程序都依賴于它。

安裝好編譯器和配置好環(huán)境后就可以直接使用cmd窗口執(zhí)行命令調(diào)用相應(yīng)的編譯器編譯運(yùn)行C/C++或Java文件。

3.2 測(cè)評(píng)功能實(shí)現(xiàn)流程

(1)先獲取用戶提交的源代碼，判斷提交的是C/C++還是Java。

(2)將用戶提交的代碼存放在系統(tǒng)指定位置，并且C/C++命名為xxxx.c文件，Java命名為xxxx.java(用戶提交的Java代碼，類(lèi)名必須為Main)，文件名為隨機(jī)四位字符。

(3)編譯用戶提交的代碼，使用Runtime.getRuntime().exec方法可以調(diào)用cmd命令行窗口執(zhí)行g(shù)++或者javac命令編譯.c和.java文件。

(4)執(zhí)行編譯成功后的.exe文件或者.class文件，還是使用Runtime.getRuntime().exec方法調(diào)用cmd命令行窗口[4]。

Processprocess = Runtime.getRuntime().exec(“運(yùn)行命令”);//執(zhí)行編譯

BufferedWriter bout = new BufferedWriter();

bout = newOutputStreamWriter(process.getOutputStream());// 獲取子進(jìn)程輸出流

bout.write(sampleInput);// 輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的測(cè)試樣例

bout.close();

(5)將運(yùn)行輸出的結(jié)果和數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并將測(cè)評(píng)結(jié)果存放數(shù)據(jù)庫(kù)

例如用戶提交的是Java代碼，Java源碼測(cè)評(píng)程序流程圖如圖6所示。

圖6 Java源碼測(cè)評(píng)程序流程

4 結(jié)語(yǔ)

ACM國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽是計(jì)算機(jī)界最有權(quán)威的競(jìng)賽之一，也被稱(chēng)為計(jì)算機(jī)界馬拉松。在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)是一個(gè)功能性很強(qiáng)且綜合的系統(tǒng)，不僅要求會(huì)Java Web和數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)還要求實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的簡(jiǎn)潔美觀。本文對(duì)在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)前臺(tái)服務(wù)模塊到后臺(tái)管理模塊和測(cè)評(píng)模塊做了詳細(xì)需求分析，著重介紹了實(shí)現(xiàn)在線測(cè)評(píng)的整個(gè)流程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)已基本完成，能夠在線測(cè)評(píng)并實(shí)時(shí)將結(jié)果反饋給用戶。