基于常職院考試題庫(kù)管理系統(tǒng)自動(dòng)組卷算法的實(shí)現(xiàn)研究

羅雅麗

（常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)教中心，湖南常德415000）

基于常職院考試題庫(kù)管理系統(tǒng)自動(dòng)組卷算法的實(shí)現(xiàn)研究

羅雅麗

（常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)教中心，湖南常德415000）

文章從考試系統(tǒng)的核心服務(wù)自動(dòng)組卷算法和考試系統(tǒng)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)方面詳細(xì)的描述了考試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，分析了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的算法及程序，并給出了部分的核心程序代碼及流程圖，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)測(cè)試提供了依據(jù).

自動(dòng)組卷算法；遺傳算法；概率密度函數(shù)

基于常職院考試題庫(kù)管理系統(tǒng)在試卷自動(dòng)組卷方面，提出了應(yīng)用遺傳算法以及概率密度算法的方法和思想.

1 自動(dòng)組卷的處理方法

考試題庫(kù)試卷初始種群根據(jù)自動(dòng)組卷方案中的總題數(shù)、題型比例、總分等要求然后調(diào)用概率密度函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生，這種自動(dòng)組卷的處理方式使得初始種群一開(kāi)始就滿足了自動(dòng)組卷方案的基本要求.從而加速了遺傳算法的收斂并減少迭代的次數(shù).采用分組實(shí)數(shù)編碼，可以適應(yīng)以往采用二進(jìn)制編碼搜索空間過(guò)大和編碼長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且同時(shí)消除了個(gè)體的解碼時(shí)間，加速了求解速度.適應(yīng)度函數(shù)（Fitness function）是用來(lái)評(píng)判試卷群體中個(gè)體的優(yōu)劣程度的指標(biāo)，遺傳算法利用適應(yīng)度值這一參數(shù)指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)搜索方向，而不需要適應(yīng)度函數(shù)滿足連續(xù)或可導(dǎo)以及其它輔助信息.

在初始化種群的時(shí)候，題數(shù)和總分等要求是已知的，所以在初始化種群的時(shí)候所需要考慮的只有知識(shí)點(diǎn)分布和試題的難度系數(shù).BLL（接口層）與WCF Service層、DAL（數(shù)據(jù)訪問(wèn)層）算法處理方法如下：

1.1 BLL接口層

接口層實(shí)現(xiàn)對(duì)WCF服務(wù)調(diào)用的封裝，讓W(xué)eb應(yīng)用層不再關(guān)心通信協(xié)議、類型適配、生命周期等錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題，只需要按功能需求對(duì)接口提供的組件進(jìn)行組裝；接口層對(duì)WCF服務(wù)的調(diào)用采用兩種方式為：請(qǐng)求響應(yīng)模式和單箱操作模式.

請(qǐng)求－響應(yīng)模式:所謂的請(qǐng)求-響應(yīng)模式如述，此種模式中由客戶端發(fā)送模式請(qǐng)求，服務(wù)端返回操作結(jié)果，如果請(qǐng)求－響應(yīng)模式中服務(wù)器沒(méi)有在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)請(qǐng)求，此種模式的客戶端就會(huì)產(chǎn)生異常信息.

單向操作模式:客戶端發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)端會(huì)將請(qǐng)求調(diào)用放入隊(duì)列，不給客戶端返回任何消息,并按先進(jìn)先出執(zhí)行；隊(duì)列存儲(chǔ)是有限的，當(dāng)超出了隊(duì)列存儲(chǔ)的設(shè)置值，則會(huì)阻塞請(qǐng)求通道，執(zhí)行完成時(shí)從隊(duì)列中移除此請(qǐng)求，當(dāng)隊(duì)列有新的空間時(shí)，解除阻塞.

接口層通過(guò)ServiceHost或ChannelFactory這兩個(gè)類通過(guò)服務(wù)契約與WCF服務(wù)建立通信通道，例如在本系統(tǒng)中在實(shí)現(xiàn)查詢學(xué)生成績(jī)單中使用ServiceHost以請(qǐng)求－響應(yīng)模式與服務(wù)層建立通信通道.

1.2 WCF Service層

本層靈活的借用三層架構(gòu)和WCF服務(wù)的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)邏輯處理的封裝，完成數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、運(yùn)算、存儲(chǔ)，并為BLL接口層提供服務(wù)契約（ServiceContract）、消息契約（MessageContract）、數(shù)據(jù)契約（DataContract）、操作契約（OperationContract），供接口層綁定協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)的調(diào)用.下面以自動(dòng)組卷實(shí)例來(lái)說(shuō)明本層的技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

1.2.1 創(chuàng)建服務(wù)契約（ServiceContract）和操作契約

（OperationContract）

為BLL接口層的調(diào)用準(zhǔn)備相應(yīng)的試卷服務(wù)契約和操作契約，服務(wù)合約(Service Contract)，訂定服務(wù)的定義，示例代碼如下：

///

[ServiceContract]//定義服務(wù)合約

public interface ITestPaper_Service

{

[OperationContract]//操作合約

bool Generate(int planID,ref int tID);

[OperationContract]//操作合約

public bool Delete(int tID)

[OperationContract]//操作合約

public bool Update(M_TestPaper model)

[OperationContract]//操作合約

DataSet GetTestPaper(int tID);}

1.2.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)契約（DataContract）

本實(shí)例依賴于自動(dòng)組卷方案與方案詳情、試題、試卷、操作員、課程等對(duì)象，所以需要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)契約，數(shù)據(jù)合約(Data Contract)，訂定雙方溝通時(shí)的數(shù)據(jù)格式，示例代碼如下：

///

[DataContract]//數(shù)據(jù)契約

public class Plan{

[DataMember]

public int ID;

[DataMember]

public string Name;

[DataMember]

public int CoursesID;

[DataMember]

public int Factor;

[DataMember]

public int Number;

[DataMember]

public int Fraction;}

1.2.3 實(shí)現(xiàn)服務(wù)契約

具體來(lái)說(shuō)是實(shí)現(xiàn)服務(wù)契約定義的接口中的方法，本示例將按指定的自動(dòng)組卷方案生成試卷，算法如下：

1.2.3.1 根據(jù)自動(dòng)組卷方案ID（PlanID）通過(guò)DAL層得到數(shù)據(jù)對(duì)象自動(dòng)組卷方案（Plan）和方案詳情（PlanList），如圖1所示.

圖1 自動(dòng)組卷方案的生成圖

1.2.3.2 根據(jù)數(shù)據(jù)契約對(duì)象Plan的課程ID（CoursesID）和數(shù)據(jù)契約對(duì)象PlanList的題型（QType）得到初始種群（篩選符合條件的試題），如圖2所示.

圖2 生成初始種群

1.2.3.3 根據(jù)數(shù)據(jù)契約對(duì)象Plan的試題總數(shù)（Number）、總分（Fraction）和數(shù)據(jù)契約對(duì)象PlanList的每個(gè)題型的試題總數(shù)（Number）人初始種群，再通過(guò)利用概率密度函數(shù)隨機(jī)生成初始遺傳基因，如圖3所示.

1.2.3.4 根據(jù)數(shù)據(jù)契約對(duì)象Plan的難度系數(shù)（Factor）和試題（Questions）數(shù)據(jù)契約對(duì)象的難度系數(shù)（Factor）、知識(shí)點(diǎn)分布（KnowledgeID）利用適應(yīng)度函數(shù)、遺傳算法、概率密度函數(shù)找到最優(yōu)個(gè)體并記錄到試卷表，最優(yōu)試卷的生成流程如圖4所示.

圖3 生成初始基因

圖4 最優(yōu)試卷的生成

2 自動(dòng)組卷的實(shí)現(xiàn)

采用遺傳算法的組卷方法，考試題庫(kù)試卷初始種群根據(jù)自動(dòng)組卷方案中的總題數(shù)、題型比例、總分等要求利用遺傳算法中的各項(xiàng)參數(shù)以及各個(gè)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組卷.遺傳算法組卷方法的實(shí)現(xiàn)包括目標(biāo)函數(shù)的確定，試卷相關(guān)的指標(biāo)有試卷難度、題型、知識(shí)點(diǎn)分布等；個(gè)體編碼的確定，在試卷的組卷問(wèn)題中必須對(duì)試卷等問(wèn)題進(jìn)行編碼，組卷的問(wèn)題就是解決組成試卷的組成問(wèn)題；初始種群的產(chǎn)生，遺傳算法中將會(huì)以一代種群為基礎(chǔ)，采用隨機(jī)法生成試卷；適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)；組卷算法的選擇操作；遺傳算法的交叉操作；遺傳算法的變異操作等；遺傳算法以其相當(dāng)明確的操作步驟而顯得非常的有條理，容易用程序?qū)崿F(xiàn)，基于遺傳算法的程序流程圖如圖5所示.

圖5 遺傳算法流程圖

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TP391.6

A

1673-260X（2013）07-0025-03

院級(jí)青年專項(xiàng)資助課題（zy1230）