王 晶，和添錦

(麗江文化旅游學(xué)院，云南 麗江 674100)

0 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的發(fā)展，程序設(shè)計相關(guān)工作的從業(yè)人員逐漸增多，部分高校也開展了相關(guān)課程。與此同時，因經(jīng)驗不足而無法熟練進行程序調(diào)試，在入門階段也逐漸顯現(xiàn)?，F(xiàn)階段，大多數(shù)集成開發(fā)環(huán)境都是使用英文，對自主學(xué)習(xí)與分析報錯能力還不足的新人而言，面對英文提示信息無法準確快速地定位信息中蘊含的重點，導(dǎo)致將大量時間用在了調(diào)試代碼中[1]。因此，本文利用文獻研究法和軟件工程法設(shè)計了一個匯集程序設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤與警告提示信息的系統(tǒng)，為用戶實現(xiàn)關(guān)鍵詞查詢并返回經(jīng)驗化的解決方案，從而為初學(xué)者學(xué)習(xí)程序設(shè)計提供幫助。

1 學(xué)生計算機程序設(shè)計現(xiàn)狀分析

目前，高校關(guān)于程序設(shè)計的課程有C語言，C++，Java，Python等編程語言，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)頁設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)過程中會遇到各種困難。典型的有語句語法不會編寫，這種情況可以繼續(xù)深入學(xué)習(xí)解決。還有能夠編寫語句，但一直運行報錯。一般對于明顯的報錯與警告提示，可以根據(jù)提示到相關(guān)位置插入輸出語句、輸出程序的運行狀態(tài)以及程序中某些變量的信息，通過分析這些信息得到程序的錯誤所在，從而進行檢查與更改[2-5]，但此方法需要設(shè)計者對程序的思路以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分熟悉才能順利解決。因此，當初學(xué)者遇到無法辨別或者陌生的提示信息時，大多數(shù)會通過查詢相關(guān)資料或者詢問他人等方式解決，但解決過程較為波折，無法立即獲得解決信息。遇到邏輯不對這種情況，則需要程序員自行檢查或?qū)で笃渌麑I(yè)人員幫助。以上這些困難，會使初學(xué)者在學(xué)習(xí)的過程中逐漸降低學(xué)習(xí)積極性。

2 程序設(shè)計幫助系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1 程序設(shè)計活動分析

2.1.1 程序設(shè)計警告問題及解決方案

通常遇到的警告有：關(guān)于被棄用的特征的警告(Deprecation Warning)、可疑的語法的警告(Syntax Warning )、關(guān)于構(gòu)造將來語義會有改變的警告(Future Warning)等。出現(xiàn)這些警告信息的原因，一般有所使用的函數(shù)等已經(jīng)過時、語法問題、引用的參數(shù)值即將改變等，可以采用忽略警告、禁止警告以及修改代碼等方法解決。大部分警告消息不會影響程序運行，但是警告消息的出現(xiàn)都是有其原因的，要搞清楚問題，確認對程序運行沒有影響時才可以忽略。

2.1.2 程序設(shè)計錯誤問題及解決方案

在程序設(shè)計的過程中，遇到的報錯種類一般有：變量名錯誤(Name Error)、語法錯誤(Syntax Error)、類型錯誤(Type Error)、索引錯誤(Index Error)、值錯誤(Value Error)等。其中變量名、語法等錯誤，一般是因為粗心導(dǎo)致的，解決方法是查找變量名、冒號和空格是否打錯或遺漏；類型、索引和值等錯誤，一般是因為格式錯誤，解決方法是檢查傳入的類型是否為期望的類型，索引是否存在，序列是否超出范圍。

2.1.3 程序設(shè)計的其他問題

在程序設(shè)計過程中，除了遇到提示信息不理解的情況外，還會遇到其他問題，例如：所用語言的版本不一致造成不兼容的問題；陷入死循環(huán)、程序健壯性不夠；在算法中使用了不符合算法的值，例如四則運算里輸入了0等操作，都有可能導(dǎo)致程序崩潰。

2.1.4 程序設(shè)計問題解決

通過上述問題的分析，可以根據(jù)報錯與警告中蘊含的通用性，將常見的報錯與警告語句分類，與其經(jīng)驗化的解決方案整理成一個數(shù)據(jù)庫。用戶通過關(guān)鍵詞搜索，查找與用戶遇到的問題相符的錯誤與警告語句，并顯示其解決方案。除此之外，用戶還可以收藏搜索出來的、感興趣的解決方案，添加數(shù)據(jù)庫中沒有出現(xiàn)的錯誤與警告語句，添加數(shù)據(jù)庫中沒有的其他解決方案。通過這樣一個系統(tǒng)的實現(xiàn)，可以為學(xué)習(xí)程序設(shè)計的過程增加便利，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2 程序設(shè)計幫助系統(tǒng)總體設(shè)計

2.2.1 界面設(shè)計

查詢頁面的布局如圖1所示，此界面中，①板塊為實現(xiàn)查詢功能的搜索框部分，用戶在這里可以通過關(guān)鍵詞進行查詢；②板塊為實現(xiàn)管理員以及用戶登錄注冊的導(dǎo)航部分，通過點擊這里跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的登錄或注冊頁面，用戶登錄后才可以實現(xiàn)收藏以及添加修改語句信息的功能。

圖1 查詢頁面布局

查詢結(jié)果顯示頁面如圖2所示，此界面中，①版塊是根據(jù)前面的關(guān)鍵詞查詢出來的相關(guān)語句，用戶可點擊這些相關(guān)語句進一步查看詳細信息；②版塊是返回上一界面與登錄的導(dǎo)航部分；③板塊為用戶可添加未曾查詢到或未出現(xiàn)的語句，待管理員審核通過后便可發(fā)布等待其他人解答。

圖2 查詢結(jié)果顯示頁面

查看詳細信息頁面如圖3所示，此界面中，①版塊為根據(jù)前面點擊的相關(guān)語句進一步展開詳細信息的部分；②版塊為用戶添加其他解決辦法以及實現(xiàn)收藏功能的部分。

圖3 查看詳細信息頁面

2.2.2 業(yè)務(wù)流程圖

業(yè)務(wù)流程如圖4所示，用戶通過查詢關(guān)鍵詞或語句可以得到與其相符的查詢結(jié)果，當用戶選擇對點開的語句詳細信息不進行收藏，可返回查詢結(jié)果的頁面繼續(xù)查看；如果進行收藏，就要考慮是否擁有賬號，如果已有則登錄后收藏，如果沒有則先注冊再登錄收藏。

圖4 業(yè)務(wù)流程

2.2.3 功能設(shè)計

本系統(tǒng)為程序設(shè)計幫助查詢系統(tǒng)，功能結(jié)構(gòu)如圖5所示，分為4部分功能。(1)查詢功能，利用關(guān)鍵詞進行查詢，把用戶輸入的關(guān)鍵詞與數(shù)據(jù)庫中的語句進行匹配，再把匹配到的語句詳細信息展示出來。(2)用戶部分功能。即用戶注冊、登錄、查看、修改用戶信息，以及管理員對用戶的刪除、修改、查看。(3)管理員對語句進行增加、刪除、修改、查看以及用戶可收藏語句。(4)用戶可添加數(shù)據(jù)庫中沒有的解決方案或語句，以及對用戶添加過的信息進行刪除、修改、查看。

圖5 功能結(jié)構(gòu)

2.2.4 開發(fā)平臺設(shè)計

此次設(shè)計與實現(xiàn)中用到的工具與平臺是 Navicat Premium與PyCharm。其中，Navicat是可以對數(shù)據(jù)庫以及多方面連接的資料庫進行管理操作的工具，可以同時連線 MySQL，SQLite，MssQL 等資料庫。程序員可以用Navicat存儲、調(diào)取、使用數(shù)據(jù)，可以對不同的表進行類型設(shè)定，包括查看報錯，使用較簡單、易操作。PyCharm是Python 的一種集成開發(fā)環(huán)境，擁有一系列工具，比如調(diào)試、智能提示、自動完成等，可以高效率地幫助用戶進行Python語言開發(fā)。此外，PyCharm還提供了一些高級功能用于支持Django框架下的專業(yè)Web開發(fā)，本系統(tǒng)將使用其自帶的Html，Css 工具通過Django框架進行 Web 開發(fā)等操作。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

2.3.1 數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)的總體運行如圖6所示，用戶輸入關(guān)鍵詞給系統(tǒng)，系統(tǒng)將關(guān)鍵詞傳遞給數(shù)據(jù)庫進行匹配，數(shù)據(jù)庫把匹配到的詳細信息通過系統(tǒng)再反饋給用戶。

圖6 頂層數(shù)據(jù)流程

總體來看，本系統(tǒng)是通過用戶輸入的關(guān)鍵詞查詢數(shù)據(jù)庫，用戶注冊登錄后可對信息進行補充和收藏等操作。按照流程來看，程序設(shè)計幫助查詢系統(tǒng)可分為5個部分，分別是查詢、收藏、注冊、登錄、補充；為了用戶可以保存感興趣的信息，又設(shè)計了相應(yīng)的收藏功能，因此系統(tǒng)總共有6個部分。與系統(tǒng)相關(guān)的實體為用戶和數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫匹配后生成相關(guān)語句表和語句詳細信息表，在用戶注冊后生成用戶信息表。第一層數(shù)據(jù)流程如圖7所示。

圖7 第一層數(shù)據(jù)流程

2.3.2 數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典是對數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲等進行的定義和描述，其目的是對數(shù)據(jù)流程圖中的各元素做出詳細的說明。如表1和表2所示，對數(shù)據(jù)庫的每個表都進行了數(shù)據(jù)的來源去向設(shè)計，流入流出分析，進一步理清了數(shù)據(jù)關(guān)系。

表1 數(shù)據(jù)流字典

表2 數(shù)據(jù)存儲字典

2.3.3 E-R圖設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，一般會根據(jù)E-R圖進行設(shè)計，本研究所涉及的對象有用戶和語句這兩類。設(shè)計時，需先對每一類進行E-R圖的繪制，再根據(jù)E-R圖進行關(guān)系設(shè)置，最后進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計，這樣在實現(xiàn)時可以快速理清數(shù)據(jù)關(guān)系。用戶實體屬性如圖8所示，語句實體屬性如圖9所示，實體聯(lián)系如圖10所示，全局E-R如圖11所示。

圖8 用戶實體屬性

圖9 語句實體屬性

圖10 實體聯(lián)系

圖11 全局E-R

為方便在設(shè)計數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表時能獨立設(shè)計每張表，并在建立后能快速理清數(shù)據(jù)關(guān)系，如上述E-R圖中，需先對每個實體進行分析，再關(guān)聯(lián)每個實體，這樣在設(shè)計數(shù)據(jù)表時參考實體分析，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)表時參考關(guān)系圖即可。本系統(tǒng)可以簡單分成用戶和語句兩個實體，用戶有姓名、性別、年齡、聯(lián)系電話以及密碼這幾個屬性，語句有編號、關(guān)鍵詞、語句翻譯以及解決辦法這幾個屬性，實體間是多對多的關(guān)系，可以理解為用戶可以搜索多條語句，語句也可以被多個用戶查詢。

2.3.4 數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)庫中的用戶列表如表3所示，字段有姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式、密碼，其中聯(lián)系電話為主鍵，用戶可以利用聯(lián)系電話作為賬號登錄。

表3 用戶

數(shù)據(jù)庫中的錯誤語句列表如表4所示，字段有錯誤語句編號、錯誤語句、語句翻譯、解決方案，其中錯誤語句編號為主鍵。

表4 錯誤語句

數(shù)據(jù)庫中的警告語句列表如表5所示，字段有警告語句編號、警告語句、語句翻譯、解決方案，其中警告語句編號為主鍵。

表5 警告語句

3 系統(tǒng)開發(fā)與測試

3.1 界面設(shè)計與開發(fā)

3.1.1 界面設(shè)計要求

系統(tǒng)根據(jù)編程世界的知識宛如宇宙的特點，以一個宇宙的圖片為界面主背景，界面中的字體大多居中，右上角設(shè)有返回首頁按鈕。

3.1.2 界面開發(fā)

如圖12—14所示為系統(tǒng)的主功能頁面，用戶通過輸入關(guān)鍵詞或語句點擊搜索按鈕便可進行查詢，然后出現(xiàn)與關(guān)鍵詞相關(guān)的語句列表，點擊列表中任意語句后便可展示相關(guān)的詳細信息，還可以對詳細信息進行收藏。除主功能外，系統(tǒng)也實現(xiàn)了用戶的注冊登錄與管理員登錄以及登錄后的增刪改功能。

圖12 查詢頁面

圖13 查詢結(jié)果列表頁面

圖14 詳細結(jié)果頁面

3.2 測試

3.2.1 測試說明

系統(tǒng)測試的目的是檢驗系統(tǒng)最終是否符合用戶規(guī)定的需求，此外，也是希望能以最少的人力和時間，發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤、缺陷以及系統(tǒng)不完善部分，驗證系統(tǒng)功能的正確性和完整性。

3.2.2 測試用例

系統(tǒng)實現(xiàn)以后，需對系統(tǒng)進行功能測試，確保系統(tǒng)功能能夠使用，并滿足需求，測試用例如表6所示。

表6 測試用例

3.2.3 測試結(jié)果分析

測試結(jié)果分析如表7所示，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各類已設(shè)計功能，并能對用戶注冊登錄時的失誤操作進行提示。

表7 測試結(jié)果分析

4 結(jié)語

針對初學(xué)者在調(diào)試代碼上花費大量時間的現(xiàn)象，本研究設(shè)計了一個將程序設(shè)計中出現(xiàn)的提示信息進行整合，供用戶查詢的平臺，為初學(xué)者進行程序設(shè)計時提供了便利。但由于時間及技術(shù)等方面問題，部分功能不夠完善，后續(xù)將繼續(xù)深入研究解決程序設(shè)計中的難題。