基于ＵＭＬ的學生成績管理系統的分析與設計

摘要：目前學生信息管理更趨復雜化和困難化，而學生成績管理系統的應用與發展也隨之顯得尤為重要。文章通過對學生成績管理系統進行可視化的需求分析與系統設計，并圍繞系統的開發，首先對UML（統一建模語言）建模概念和特點進行簡要介紹，然后針對學生成績管理系統的實際需求和業務模式，給出基于UML的系統需求模型，進而建立包含靜態模型和動態模型的系統分析模型。

關鍵詞：UML；學生成績管理系統；靜態建模；動態建模

中圖分類號：TP315文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)14-20895-03

1 引言

隨著計算機科學與技術的不斷發展，計算機技術滲透到各個領域。采用計算機信息技術和網絡技術來管理學生成績信息是大勢所趨，在提高學生成績信息處理的效率的同時，又能為廣大師生提供及時準確的學生成績信息就顯得尤為重要。因此對于學生成績管理系統的開發而言，如何快速有效地規范開發流程就是重中之重了，這直接決定了系統的穩定性、可靠性、安全性和實用性。為此，需要吸收和借鑒現有軟件工程領域理論和實踐的最新成果，研究和探索適宜的軟件工程方法，以推動學生成績管理系統的應用發展與技術擴充。基于UML的學生成績管理系統建模就是在這方面的嘗試。

2 UML建模步驟

UML（Unified Modeling Language，統一建模語言）是一種通用的可視化建模語言，用于對軟件進行描述、可視化處理、構造和建立軟件系統的文檔。UML（統一建模語言）可以對任何具有靜態結構和動態行為的系統進行建模。其建模可以歸為靜態建模和動態建模兩大類。UML(統一建模語言)給軟件開發過程帶來了能夠統一、一致等許多便利。

采用面向對象技術設計系統時，建模主要有三個步驟：首先是描述需求；然后根據需求建立系統的靜態模型，構造系統的靜態結構；接著是描述系統的行為，反映系統對象之間的動態關系。其中在第一步與第二步中應用UML的靜態建模，通過用例圖、類圖（包含包）、對象圖、組件圖和配置圖五個主要方面來描述系統。第三步應用UML的動態建模、它所建立的模型或者可以執行，或者表示執行時的時序狀態或交互關系。主要包括狀態圖、活動圖、順序圖和合作圖四個部分。

3 用UML對學生成績管理系統進行分析和設計

學生成績管理系統主要完成對學生在校成績信息的管理，并能夠將所需要的數據按照表格形式導出。該系統可以完成對學生成績的錄入、查詢，也可以實現學生成績的統計及打印等功能。通過對系統的分析，可得出系統功能圖（如圖1）。

3.1 系統需求描述

經過仔細分析和反復調查，確定系統的參與者(Actor)，包括直接操作系統的超級管理員、普通管理員、學生、學生工作人員、以及可以與系統發生關聯的角色。其中超級管理員負責日常系統的維護與安全；普通管理員負責學生成績的錄入、查詢、統計、修改等；學生工作人員可通過該系統對學生的成績進行查詢與統計等；學生可通過該系統進行自己成績的查詢等。根據系統所完成的需求分析，繪制系統的用例圖（如圖2）。

3.2 建立系統的靜態模型

根據需求建立系統的靜態模型，構造系統的靜態結構。主要包括建立類圖、對象圖、包圖、組件圖和展開圖等。其中最主要的是建立系統的類圖。類圖是用來描述系統中類的靜態結構，它不僅定義類之間的聯系，如關聯、依賴、聚合等，還包括類的內部結構，如類的屬性和操作等。經過仔細分析，首先得到系統主要有以下的類：管理員類、用戶信息類、學生類、學生工作人員類、課程管理類、成績管理類、用戶管理類、課程選擇類、錄入類、查詢類、統計類、發布信息類等。

學生成績管理系統的主要類的屬性描述為：

類“管理員”的屬性有：管理員代號、密碼、備注等，以管理員代號為對象標識符。

類“用戶信息”的屬性有：用戶代號、密碼、信箱、備注等，以用戶代號為對象標識符。

類“學生”的屬性有：學號、姓名、性別、班級號、年級號、備注等，以學號為對象標識符。

類“學生工作人員”的屬性有：教師編號、姓名、性別、單位、單位編號等。以教師編號和單位編號為對象標識符。

類“課程管理”的屬性有：課程號、課程名、主要內容、適用專業、先修課程、教研室編號、備注等，以課程號和教研室編號為對象標識符。

類“成績管理”的屬性有：課程號、課程成績、班級號、學年、學期號、課程名、教師名、總學時、學分、備注等，以班級號、學年、學期號和課程號為對象標識符。

類“課程選擇”的屬性有：課程號、專業方向、學期號、課程類別、考試類別、考試方式、學分、總學時、講課學時、上機學時、實驗學時、課程設計周數、課程設計上機學時、生產實習周數、教學實習周數、畢業設計周數、備注等，以專業、學期號和課程號為對象標識符。

類“錄入”的屬性有：課程名稱、課程號、學年、學期號、成績、備注等，以學年、學期號、班級號和課程名稱為對象標識符。

類“查詢”的屬性有：課程名稱、課程號、學年、學期號、班級名稱、學號、成績、備注等，以學年、學期號、班級名稱、學號和課程名稱為對象標識符。

類“統計”的屬性有：課程名稱、課程號、學年、學期號、班級名稱、成績、總分、平均分、等級、備注等，以學年、學期號、班級名稱、學號和課程名稱為對象標識符。

類“發布信息”的屬性有：通知編號、通知標題、通知分類、通知時間、通知內容、備注等，以通知編號為對象標識符。

在分析過程中詳細地列舉了系統中關鍵的類，為了進行類分析，需要充分理解用例模型，然后確定類的屬性和操作。最后確定系統的類與類之間的關系，并最終分析出學生成績管理的靜態類圖（如圖3）。

3.3 建立系統的動態模型

在對系統分析與設計中，對分析階段的模型進行擴展和細化，對分析階段定義的類進一步擴充，通過定義新的類來處理技術方面的問題，并形成最后的UML模型。進行詳細設計的方法是對每個用例進行動態建模，動態建模是描述系統的行為，用來反映系統對象之間的動態關系。描述如何通過類圖中的對象協作實現用例中的功能。前面建立的類往往隨著動態建模的深入，發現存在缺陷或不夠完整，需要對分析中得到的域類圖進行不斷修正和調整，擴展形成業務邏輯包。同時，隨著對用戶界面、數據庫訪問等技術實現的深入建模，不斷建立新的用戶界面類（如窗體、控件）和數據訪問類，形成用戶界面包和數據訪問包。

用UML 的動態建模主要是建立系統交互圖和行為圖。其中交互圖包括順序圖和協作圖；行為圖則包括狀態圖和活動圖。

關于用戶界面包的類圖比較簡單，主要是通過界面設計，設計出窗體及控件等界面元素，并根據動態建模時需要涉及的用戶界面訪問動作，定義所引起的相關事件，這些方面都在窗體類中進行定義，并組成用戶界面包類中進行定義。

動態建模通常采用的方法是使用UML中的順序圖描述用例，一個順序圖針對某個用例中的一個“場景”進行分析。所謂“場景”是指一個用例中事件發展的一條路線。根據活動參與者的不同輸入或行為，通常一個用例會有多個“場景”，也就需要分析出多個順序圖。通過順序圖描述一個場景中各個對象之間所進行的通信，同時可以分析出系統中相應的類需要具備的操作，從而不斷擴充和細化類的設計。如果需要進一步描述類的狀態變化情況和操作流程，可以使用UML中的狀態圖和活動圖。圖4所示的是學生成績管理系統中用戶界面包用戶登錄的順序圖，圖中是以時間為序表示了用戶界面包登錄的全部過程。圖5則是學生成績管理系統中用戶界面包用戶登錄的協作圖。

4 結束語

在這個瞬息萬變的時代，要在合理的時間內開發出高質量的應用程序變得越來越困難。UML是一個通用的標準建模語言，可以對任何具有靜態結構和動態行為的系統進行建模。它的出現為學生成績管理系統的建模與設計提供了有力工具。UML適用于系統開發的不同階段，從需求規格描述直至系統完成后的測試和維護。由上面UML在學生成績管理系統的分析和設計的應用，可以看出利用基于UML的可視化的建模軟件工具，從而實現了該系統的面向對象的分析、設計與迭代開發。UML在本系統的開發過程中不僅簡潔準確地表述了設計和開發意圖，還有效地規范了開發流程，提高了軟件開發效率和水平。

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