基于Qt與Android的實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戴莉萍

(江西師范大學(xué) 軟件學(xué)院,南昌 330022)

基于Qt與Android的實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戴莉萍

(江西師范大學(xué) 軟件學(xué)院,南昌 330022)

在高等教育實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)錯(cuò)誤處理來(lái)提高相應(yīng)技能。結(jié)合當(dāng)前學(xué)生查閱習(xí)慣和Android軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，以提高大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果為目的，設(shè)計(jì)了一套基于Qt與Android的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤查詢(xún)系統(tǒng)。介紹了該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)、結(jié)構(gòu)組成、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)通過(guò)快速有效搜索所出現(xiàn)問(wèn)題的解決方案，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立性，加快了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，也進(jìn)一步推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)改革。

查錯(cuò)系統(tǒng)； Qt技術(shù)； Android； XML操作

0 引 言

現(xiàn)代高等教育非常重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，例如計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)經(jīng)常占據(jù)了整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的一半。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免會(huì)遇到各種問(wèn)題，出現(xiàn)各種錯(cuò)誤；這時(shí)候往往需要指導(dǎo)教師指出錯(cuò)誤所在，提供解決方法。但這其中受到很多因素的限制，例如調(diào)錯(cuò)時(shí)間長(zhǎng)短、實(shí)驗(yàn)人數(shù)多少、實(shí)驗(yàn)難度大小、是否新出現(xiàn)的錯(cuò)誤等，一定程度上影響著實(shí)驗(yàn)的完成效果。本文中的實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)就是將以往實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤以及解決方法一一記錄下；學(xué)生在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可以自行查找問(wèn)題的解決方法，既加快了實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，又培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，使得實(shí)驗(yàn)效果事半功倍。

1 查錯(cuò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)目前是針對(duì)嵌入式課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的，這也是由于該門(mén)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)特殊性所決定的。一般基礎(chǔ)性計(jì)算機(jī)課程例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等，實(shí)驗(yàn)教材種類(lèi)較多且齊全；實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為單一，通常一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一套編譯環(huán)境足以；錯(cuò)誤解決途徑比較多，如網(wǎng)絡(luò)資源非常豐富。而嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)則有著不同的情形，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的多樣化使得實(shí)驗(yàn)教材的選擇性非常窄；實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為復(fù)雜，例如PC機(jī)、嵌入式開(kāi)發(fā)板、各種外設(shè)及其驅(qū)動(dòng)等；錯(cuò)誤解決途徑較少，網(wǎng)絡(luò)資源少且開(kāi)發(fā)板的技術(shù)支持往往滯后。因此這門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要更實(shí)用的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)來(lái)支持[1]。

系統(tǒng)中的錯(cuò)誤信息及其解決方法來(lái)自于課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和學(xué)生；由指導(dǎo)教師收集并整理，按照一定的數(shù)據(jù)格式將其入庫(kù)保存。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，可以根據(jù)關(guān)鍵詞搜索出相關(guān)的處理方法，然后一一閱讀，解決問(wèn)題。圖1描述了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于PC端的開(kāi)發(fā)環(huán)境與查錯(cuò)系統(tǒng)頻繁切換,一定程度上會(huì)降低效率，而且手機(jī)閱讀非常普遍，故該實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)增加了Android功能，而Android端功能的描述則是本文的重點(diǎn)。

PC端的功能主要以大量數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)為主，當(dāng)然也包含了查詢(xún)功能；而Android端則主要是查詢(xún)功能的實(shí)現(xiàn)。由于PC端數(shù)據(jù)格式為關(guān)系型數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，這里使用SQL Server；而Android端數(shù)據(jù)格式為層次型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即XML，因此需要格式轉(zhuǎn)換功能，將關(guān)系型數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為層次型數(shù)據(jù)格式[2-5]。

本系統(tǒng)的目的主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：① 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于錯(cuò)誤文檔化重要性的認(rèn)識(shí)；② 加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力；③ 提高單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)驗(yàn)效果。

2 查錯(cuò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

XML是指可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，是各種應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畛Ｓ霉ぞ?，并且在信息存?chǔ)和描述領(lǐng)域中變得越來(lái)越流行。XML數(shù)據(jù)以純文本格式進(jìn)行存儲(chǔ)，因此提供了一種獨(dú)立于軟件和硬件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，使數(shù)據(jù)更可用且更有用，從而可供各種閱讀設(shè)備使用[6-7]。

本查錯(cuò)系統(tǒng)的Android端數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用了XML層次型數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)系統(tǒng)的需求定義了兩個(gè)XML文件，1個(gè)關(guān)鍵詞搜索文件和1個(gè)錯(cuò)誤解決方案的數(shù)據(jù)文件。關(guān)鍵詞搜索文件papers.xml較為簡(jiǎn)單，存放了各個(gè)錯(cuò)誤問(wèn)題名稱(chēng)，其簡(jiǎn)化后的結(jié)構(gòu)如下所示：

該關(guān)鍵詞搜索文件中各個(gè)節(jié)點(diǎn)只有屬性值，而沒(méi)有文本值，即XML空元素，這是便于之后的Qt程序中使用XPath技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊查詢(xún)。另一個(gè)是存放每個(gè)問(wèn)題的已有解決方法papercontent.xml文件，其內(nèi)容簡(jiǎn)化后的結(jié)構(gòu)如下：

對(duì)比下PC機(jī)上的IP地址設(shè)置和實(shí)驗(yàn)箱的IP地址設(shè)置，是否在同一個(gè)地址段，并且看看VS.NET環(huán)境下與設(shè)備連接的配置是否正確,例如傳輸方式設(shè)置為T(mén)CP連接傳輸

一個(gè)內(nèi)核對(duì)應(yīng)一個(gè)SDK,否則無(wú)法進(jìn)行通信和建立交叉編譯環(huán)境。而且一個(gè)PC機(jī)上最好安裝一個(gè)SDK,兩個(gè)以上可能會(huì)存在沖突

當(dāng)關(guān)閉當(dāng)前的解決方案時(shí)，連接會(huì)終止。當(dāng)重新打開(kāi)一個(gè)解決方案時(shí)，需要重新進(jìn)行運(yùn)行已經(jīng)拷至實(shí)驗(yàn)箱上的用于網(wǎng)絡(luò)連接的那3個(gè)程序

可能是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)板箱上的電池沒(méi)有電，可以換電池

ActiveSync軟件未能正確安裝，例如與WINCE系統(tǒng)版本不匹配，建議使用實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中的工具，不要使用其他軟件

實(shí)驗(yàn)箱設(shè)備配置不正確，按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中的進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，必要時(shí)可以重新燒寫(xiě)設(shè)備光盤(pán)中自帶內(nèi)核

關(guān)閉PC上的防火墻試一試

與搜索文件相比，正文的XML數(shù)據(jù)層次多了一層，即para節(jié)點(diǎn)，且該節(jié)點(diǎn)是文本節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將其問(wèn)題的解決方法一一進(jìn)行描述。從節(jié)點(diǎn)來(lái)看，兩個(gè)文件的關(guān)聯(lián)之處正在于paper節(jié)點(diǎn)的topic屬性。

大多數(shù)與XML相關(guān)的API在Android上得到了很好的支持。而且對(duì)于Android移動(dòng)設(shè)備而言，由于設(shè)備內(nèi)存有限，文件整體不算太大，因此本系統(tǒng)將采用DOM技術(shù)來(lái)處理XML文件[8-9]。

3 查錯(cuò)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

本查錯(cuò)系統(tǒng)采用Qt Creator來(lái)完成系統(tǒng)在Android上的創(chuàng)建、管理、編譯和部署。Qt最大的優(yōu)勢(shì)在于跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)，目前的Qt版本已經(jīng)能較完整地支持Android；在復(fù)雜運(yùn)算上面的效率也非常不錯(cuò)[10-12]。

手機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的界面設(shè)計(jì)不同于PC應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的“所見(jiàn)即所得”，其中很重要的一個(gè)問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)屏幕自適應(yīng)，即使得程序窗體自動(dòng)適應(yīng)不同大小的屏幕，根據(jù)屏幕寬度，自動(dòng)調(diào)整布局。Qt提供了布局管理類(lèi)來(lái)負(fù)責(zé)排列窗體上的控件，本查錯(cuò)系統(tǒng)就充分利用了Qt的顯示控件、命令控件和布局控件，結(jié)合程序編碼靈活地完成Android端的界面設(shè)計(jì)。

以關(guān)鍵詞搜索界面為例來(lái)說(shuō)明界面設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。首先將需要使用到的控件拖至窗體上，此時(shí)不需要進(jìn)行任何排列，如圖2所示。

圖2 界面初始設(shè)計(jì)

由圖2可見(jiàn)，使用了文本框、標(biāo)簽、按鈕以及網(wǎng)格布局GridLayout等控件。在該窗體的初始化中添加如下的關(guān)鍵布局代碼：

DialogUITest1::DialogUITest1(QWidget *parent) :

QDialog(parent),

ui(new Ui::DialogUITest1)

{

ui->setupUi(this);

ui->namelabel->setText(tr("關(guān)鍵詞："));

ui->searchbtn->setText(tr("查詢(xún)"));

ui->mainlayout->setSpacing(2);

ui->mainlayout->setMargin(2); ui->mainlayout->addWidget(ui->namelabel,0,0,1,1,Qt::AlignCenter); //行號(hào)，列號(hào)，行寬，列寬。

ui->mainlayout->addWidget(ui->namelinet,0,1,1,3);

ui->mainlayout->addWidget(ui->searchbtn,1,0,1,4);

ui->mainlayout->addWidget(ui->resultlstw,2,0,5,4);

setLayout(ui->mainlayout);

}

此外，調(diào)用該窗體時(shí)不需要計(jì)算屏幕的分辨率，直接顯示為全屏即可。運(yùn)行效果如圖3所示。

使用布局控件的好處在于當(dāng)程序在不同平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)窗體里所有控件的大小和尺寸。因此在Android環(huán)境下，可不用修改布局源碼，而直接使用。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中如果沒(méi)有使用到UI類(lèi)，則可以在源文件中自定義各個(gè)控件，在使用時(shí)實(shí)例化并且按照一定的布局進(jìn)行排版，這樣也可得到同樣的運(yùn)行效果，這也體現(xiàn)出Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境的強(qiáng)大。

圖3 初始界面運(yùn)行效果

4 查錯(cuò)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

Android端的查錯(cuò)系統(tǒng)主要有關(guān)鍵詞搜索和結(jié)果顯示兩個(gè)子功能，其操作對(duì)象就是之前的XML數(shù)據(jù)文件。在Qt中提供了Qt XML模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)XML數(shù)據(jù)的處理，主要是服務(wù)于兩種操作XML文檔的方法：DOM和SAX。其中DOM將XML文檔轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可以遍歷的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，可以隨機(jī)訪問(wèn)其中的節(jié)點(diǎn)，且語(yǔ)句簡(jiǎn)單易懂，本系統(tǒng)采用的就是DOM方法[13-15]。

Android端子系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的操作主要在于查詢(xún)和讀取，而XML數(shù)據(jù)的查詢(xún)則需要用到XPath技術(shù)。XPath用于XML文檔中通過(guò)元素和屬性進(jìn)行導(dǎo)航，并使用謂詞表達(dá)式查找某個(gè)特定的節(jié)點(diǎn)或包含某個(gè)指定值的節(jié)點(diǎn)。下面這段關(guān)鍵代碼描述了如何根據(jù)關(guān)鍵詞對(duì)XML文件進(jìn)行模糊查詢(xún)，即“查詢(xún)”按鈕點(diǎn)擊事件：

QFile file(":/xml/papers.xml");

query.setFocus(&file); query.setQuery("papers/paper[contains(@topic,'"+ui->namelinet->text()+"')]");

query.evaluateTo(&sResult);

xmlstr="";

xmlstr=xmlstr+"";

xmlstr=xmlstr+sResult;

xmlstr=xmlstr+"";

xmldoc.setContent(xmlstr);

varNodes = xmldoc.elementsByTagName("paper");

for (int i = 0; i < varNodes.count(); i++)

{

node = varNodes.at(i);

topicstr = node.toElement().attribute("topic");

ui->resultlstw->addItem(topicstr);

}

代碼中使用了XPath的路徑表達(dá)式來(lái)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定位，并使用了contains關(guān)鍵詞來(lái)進(jìn)行屬性topic的模糊匹配；將查詢(xún)出來(lái)的sResult字符串通過(guò)頭尾字符連接形成1個(gè)完整的XML數(shù)據(jù)片段，通過(guò)循環(huán)遍歷將屬性值一一讀取并顯示出來(lái)，運(yùn)行效果如圖4所示。

圖4 關(guān)鍵詞搜索運(yùn)行效果圖

從運(yùn)行效果可見(jiàn)，原XML文件有6個(gè)節(jié)點(diǎn)，而最終結(jié)果只顯示了2個(gè)節(jié)點(diǎn)，這是由于進(jìn)行了條件過(guò)濾。點(diǎn)擊任一條記錄，則會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)窗口，列出了該問(wèn)題的可能解決方案。這里涉及到Qt窗體之間的消息傳遞，可以通過(guò)信號(hào)與槽機(jī)制，也可以通過(guò)全局變量的設(shè)置；由于兩個(gè)窗體之間傳遞的值是單個(gè)，故系統(tǒng)中采用了后者。結(jié)果顯示窗體的代碼與關(guān)鍵詞搜索代碼比較類(lèi)似，其關(guān)鍵代碼如下所示：

QFile file(":/xml/papercontent.xml");

query.setFocus(&file); query.setQuery("papers/paper [@topic='"+searchdata+"']");

...

for (int i = 0; i < varNodes.count(); i++)

{

node = varNodes.at(i);

topicstr = topicstr+QString::number(i+1)+":"+node.toElement().text()+" ";

ui->contentptxte->setPlainText(topicstr);

}

代碼中使用了XPath的精確查詢(xún)，并且由于界面設(shè)計(jì)使用的是文本框，而不是列表框，故無(wú)法一行一行顯示，因此，在內(nèi)容顯示增加了數(shù)字符號(hào)和換行符。其運(yùn)行效果如圖5所示。

圖5 顯示解決方案

圖5中列出了解決該問(wèn)題的可能方案。由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還可能會(huì)出現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，因此xml數(shù)據(jù)文件的更新在PC端完成，此時(shí)Android端需要重新部署并下載。另一方面，由于Qt的可移植性，該套系統(tǒng)稍加修改就可運(yùn)行在嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，從而成為一個(gè)較好的實(shí)驗(yàn)案例。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的分析，設(shè)計(jì)了基于Qt的實(shí)驗(yàn)查錯(cuò)系統(tǒng)；詳細(xì)描述了該系統(tǒng)Android端的實(shí)現(xiàn)過(guò)程與重點(diǎn)技術(shù)。該系統(tǒng)能夠很好地成為教師實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中的助手，并且學(xué)生不僅可以通過(guò)該系統(tǒng)快速得到各種問(wèn)題的解決方法，而且通過(guò)該系統(tǒng)也可以很好地了解Qt在Android上開(kāi)發(fā)APP的相關(guān)知識(shí)。與此同時(shí)，該查錯(cuò)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的思路和方法，在未來(lái)的應(yīng)用過(guò)程中仍有可改善的空間。

[1] 戴莉萍,黃龍軍,胡國(guó)雄. 淺析嵌入式實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤的文檔化[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2014,12(5):49-51,82.

[2] 熊照雷,閆慧澤,孫 立,等. 基于Android平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014,33(12):121-125.

[3] 倪紅軍. 基于Android平臺(tái)的消息推送研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014,33(5):96-100.

[4] 李東煒,劉鎮(zhèn)章. 基于Android智能手機(jī)的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2012,29(12):196-198,202：

[5] 唐 璐,田傳耕,祖茂衡,等. 基于Android的實(shí)驗(yàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2015,32(5):150-153.

[6] 丁躍潮,張 濤. XML實(shí)用教程[M]. 北京：北京大學(xué)出版社,2006.

[7] 孫更新,李偉超,李玉玲.XML編程與應(yīng)用教程(2版)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2014.

[8] 李瑞花, 基于Android的XML解析技術(shù)的分析[J]. 計(jì)算機(jī)時(shí)代, 2010(12):31-33.

[9] 欒詠紅. 基于Android的XML解析器的分析與比較[J]. 南京曉莊學(xué)院學(xué)報(bào), 2011(6):98-100.

[10] 殷立峰,祁淑霞,房志峰.Qt C++跨平臺(tái)圖形界面程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2014.

[11] 劉匯丹,芮建武,姚延棟,等. 基于Qt的國(guó)際化圖形用戶(hù)界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 中文信息學(xué)報(bào), 2006,20(4):94-99.

[12] 安 峰. Qt平臺(tái)上的動(dòng)態(tài)可定制界面設(shè)計(jì)[J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用, 2014(3):24-25,28.

[13] 魏 楠,張沛朋.基于XML技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)的討論[J].高等函授學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,25(4):81-82.

[14] 王靜婷,王艷麗,王振輝.半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2014,42(11):2198-2201.

[15] 郭東峰.基于DOM的Web數(shù)據(jù)抽取研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(18):77.

Design of Query System for Experimental Errors Based on Qt and Android

DAILi-ping

(School of Software, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China)

During the experiment, students improve their skill by overcome all kinds of errors. Considering their current reading habits and Android development technologies, a query system for experimental errors has been designed and implemented to benefit the experimental procedure. This paper introduces the developing platform, modules, data structure and key technologies. This query system can search the corresponding solutions effectively. The system could train students' independence and fasten the experimental procedure, and promote experiment teaching reform.

error query; Qt technology; Android; XML manipulation

2016-04-28

嵌入式實(shí)驗(yàn)課程錯(cuò)誤管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)(JXJG-14-2-20)

戴莉萍(1979-)，女，江西南昌人，講師，主研領(lǐng)域：軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。E-mail: march_dai@163.com

TP 311.1

A

1006-7167(2017)01-0132-04