徐新愛 邱宏偉

摘要：Android課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)有助于學(xué)生利用碎片化的時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在一定程度上減小課堂教學(xué)負(fù)擔(dān)。文章以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程為例，開發(fā)了基于Android的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用C/S模型，以Java編程語言和Android studio工具來設(shè)計并開發(fā)，服務(wù)器端以騰訊云提供的云服務(wù)器為基礎(chǔ)，利用My SQL數(shù)據(jù)庫存儲，Spring+Hibemate+Apache框架開發(fā)服務(wù)端程序，從需求分析、概要分析、詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)做了詳細(xì)介紹，對移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);Android;云平臺;學(xué)習(xí)系統(tǒng)

中圖分類號：TP311

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）03-0101-03

1 背景

隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)環(huán)境下的學(xué)習(xí)方式發(fā)生了重大變革，移動學(xué)習(xí)成為當(dāng)前的研究熱點[1]。移動學(xué)習(xí)（Mobile Leaming，簡稱M-Leaning）是指利用無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以無線移動通信設(shè)備（如PAD、智能手機(jī)等）獲取教育信息、教育資源、教育服務(wù)的一種新型數(shù)字化學(xué)習(xí)形式[2]。其能夠有效改善傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時間死板等問題，促進(jìn)學(xué)生自主和個性化學(xué)習(xí)[3-5]。移動學(xué)習(xí)平臺的存儲依“云”平臺而建。云服務(wù)器（Elastic Compute Service，簡稱ECS）是一種處理能力可彈性伸縮的計算服務(wù)f6]。目前，利用各大科技廠商提供的相關(guān)云服務(wù)來開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)非常常見。其中包括基于云平臺的課程資源提供平臺，如騰訊微云、網(wǎng)易公開課、中國大學(xué)MOOC平臺、國家精品課程資源共享平臺等都提供良好的課程資源進(jìn)行共享，且能提供良好的云存儲服務(wù)[7]。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是計算機(jī)類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其在整個人才培養(yǎng)方案中承擔(dān)著重要角色，但所涉及的內(nèi)容抽象、算法多、課時少等，尤其是課外實踐方面，由于學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，遇到問題無法及時解決而放棄，老師也無從針對性進(jìn)行指導(dǎo)，看不到學(xué)生課外對此門課程的學(xué)習(xí)情況等，教學(xué)效果往往難以如愿，造成后續(xù)一系列相關(guān)課程學(xué)習(xí)出現(xiàn)問題。上課過程中經(jīng)常出現(xiàn)老師費勁地教，學(xué)生吃力地學(xué)的現(xiàn)象[8]。而移動學(xué)習(xí)具有便攜性、碎片式、交互性、及時性、個性化學(xué)習(xí)的特點，可以做到anyone、anytime、anvwhere地進(jìn)行自由式學(xué)習(xí)，可以有效緩解傳統(tǒng)教育的課堂教學(xué)壓力。[9]

綜合移動平臺的優(yōu)勢以及當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中的問題，研究的主要內(nèi)容集中在將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融人教學(xué)中，完成教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的問題答疑、討論，學(xué)生還可以通過視頻自主學(xué)習(xí)、完成作業(yè)等。[10]在眾多的移動平臺中，基于Linux的自由、開放源代碼的Android操作系統(tǒng)得到眾多運營商和設(shè)備商的全面支持。[11]本系統(tǒng)主要用到的Java技術(shù)包括Apache框架技術(shù)、Spring技術(shù)和Hibernate技術(shù)[12-3]，采用MVC框架（Model-View-Controller，即“模型一視圖一控制器”）[14]。

2 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)需求分析是對用戶需求所做的調(diào)查與分析，是系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和維護(hù)的依據(jù)。[15]系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)。C/S架構(gòu)是指軟件體系的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。具體而言，將部分任務(wù)轉(zhuǎn)移到客戶端進(jìn)行處理，從而減小服務(wù)器的負(fù)荷，平衡資源并保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。[16] C/S架構(gòu)分為客戶端（用戶使用）、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器端（后臺），具有服務(wù)器端壓力小、儲數(shù)據(jù)及管理過程透明等優(yōu)點。[17]

2.1 客戶端功能需求

客戶端作為用戶進(jìn)行相關(guān)操作的直接途徑，考慮到用戶的計算機(jī)水平參差不齊，對于所有提供的功能，需要為用戶提供對應(yīng)易于操作的可視化界面。客戶端功能架構(gòu)如圖1所示。

客戶端提供的功能主要有：

1）提供《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程的相關(guān)知識點（圖文、算法實現(xiàn)代碼、算法實現(xiàn)動畫等）展示功能;

2）提供用戶通過郵箱注冊和用戶的信息修改功能;

3）通過接入第三方賬戶的SDK來提供第三方賬戶（QQ、微信）登錄和第三方賬戶綁定郵箱賬號的功能;

4）提供用戶發(fā)布文章和修改本人已發(fā)布的文章信息等的可視化界面接口;

5）提供用戶查看、評論、收藏、點贊、回復(fù)等查看和指正文章信息操作的可視化界面;

6）提供用戶其他操作的可視化界面。

2.2 服務(wù)端功能需求

服務(wù)端作為客戶端數(shù)據(jù)的提供者，同時也作為用戶數(shù)據(jù)的儲存者，一方面需要和客戶端進(jìn)行對接，監(jiān)聽客戶端的相關(guān)請求并進(jìn)行處理，處理完成之后將對應(yīng)結(jié)果返回給客戶端.另一方面需要將客戶端傳人數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后儲存到儲存介質(zhì)中。服務(wù)端功能架構(gòu)如圖2所示。

服務(wù)端提供的功能主要有：

1）創(chuàng)建用戶系統(tǒng)，儲存不同類型（郵箱、QQ、微信）用戶的相關(guān)信息并支持用戶相關(guān)信息的修改;

2）創(chuàng)建社區(qū)文章管理系統(tǒng)，管理所有用戶發(fā)布的文章和相關(guān)（點贊，評論等）信息;

3）監(jiān)聽客戶端請求，根據(jù)客戶端傳遞過來的信息來進(jìn)行對應(yīng)的處理;

4）提供相關(guān)的數(shù)據(jù)獲?。ㄓ脩粜畔?、文章信息）接口來為客戶端提供用于展示的數(shù)據(jù)源;

5）提供相關(guān)的數(shù)據(jù)修改（用戶信息等）接口來為客戶端提供修改數(shù)據(jù)的功能;

6）提供其他的獲取和操作數(shù)據(jù)的功能。

3 概要設(shè)計與分析

客戶端程序和服務(wù)端程序之間通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用層HTTP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，還需要一個完善的數(shù)據(jù)內(nèi)容格式約定，這樣才能保證客戶端和云服務(wù)器都能夠“聽懂對方說的話”。目前，主流的客戶端與云服務(wù)器的文本數(shù)據(jù)交換格式有JSON和XML兩種，當(dāng)傳送相同的數(shù)據(jù)時，使用JSON格式進(jìn)行數(shù)據(jù)包裝所占用的體積比使用XML格式所占用的體積要小，同時在進(jìn)行數(shù)據(jù)解析時，JSON格式的解析速度也會更快捷，對機(jī)器比較友好。而相對于JSON來說，XML格式的數(shù)據(jù)的可讀性會比較強(qiáng)，對人比較友好。由于客戶端與云服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸和解析對效率要求較高，因此，采用JSON作為客戶端和云服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)內(nèi)容格式。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)功能需求，服務(wù)端數(shù)據(jù)庫需要建立兩類數(shù)據(jù)表來保存相關(guān)信息，分別為用戶信息表和文章信息表。其中用戶信息表用來保存用戶賬戶的信息，包含三個表，分別儲存郵箱賬戶信息、QQ賬戶登錄信息和微信賬戶登錄信息。

文章信息包括文章信息和該文章的評論信息兩部分，因此這部分需要兩個表：文章信息表和評論信息。文章信息表結(jié)構(gòu)包括：文章ID、文章標(biāo)題、文章內(nèi)容URL、文章類別（文章/問題）、文章作者的郵箱賬戶ID、文章發(fā)布時間、文章最后修改的時間、文章的瀏覽量、文章所屬的領(lǐng)域、文章的被收藏數(shù)、文章得到的點贊數(shù)、文章的評論ID數(shù)組、文章狀態(tài)（是否可顯示）等，評論信息表結(jié)構(gòu)包括：評論ID、評論內(nèi)容、評論所屬的文章ID、評論用戶ID、評論發(fā)布時間、評論的父評論f當(dāng)前評論回復(fù)的評論）ID、評論能否顯示等。

3.2 實體類設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求及數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計，定義基礎(chǔ)的用戶信息類（BasicUserlnfo）、郵箱賬戶信息類（EmaiILoginUserlnfo）、QQ賬戶信息類（QQLoginUserlnfo）、文章信息類（Articlelnfo）和評論信息類（Commentlnfo等實體類作為數(shù)據(jù)模型，同時，定義以下功能模塊函數(shù)：

1）用戶登錄：public Result login（String input，String pass-word）;

2）用戶注冊：public Result register（String password，Stringemail）;

3）發(fā)布文章：public Result insertArticle（Articlelnfo，String，String）;

4）獲取社區(qū)文章：public Result allArticle（ArticleResult arti-clelnfo）;

5）查看文章內(nèi)容：getArticleContent（String）。

4 詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 課程資源模塊設(shè)計與實現(xiàn)

追求實用是移動學(xué)習(xí)資源的最顯著特點[18]。因此，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程資源以可視化界面的形式展示出來是客戶端的核心功能之一，為了實現(xiàn)這個功能，需要自主編寫自定義結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程資源，主要內(nèi)容包括：資源版本信息、資源文件URL和資源更新時間信息。

課程資源信息為xml格式文本，程序在進(jìn)入主界面之后，會從云服務(wù)器中獲取該課程資源信息并解析。解析成功后通過Android系統(tǒng)UI框架在主界面展示。當(dāng)用戶單擊某門課程時，首先會檢測本機(jī)是否存在課程資源文件，如果存在，則進(jìn)入該課程所包含的章節(jié)目錄界面，否則下載課程資源文件，完成之后再進(jìn)入章節(jié)目錄。

對于章節(jié)，其資源文件存在一個名為contents.xml的文件，標(biāo)識了該章節(jié)中所有的小節(jié)資源?？蛻舳嗽谧x取并解析某個小節(jié)信息時會尋找對應(yīng)的小節(jié)內(nèi)容文件并解析。單擊章節(jié)時會解析章節(jié)信息中的第一個小節(jié)內(nèi)容，完成后以圖形界面的形式展示，可以通過單擊標(biāo)題右邊按鈕來選取小節(jié)顯示。

4.2 登錄功能設(shè)計與實現(xiàn)

當(dāng)客戶端程序未檢測到登錄信息或者登錄信息過期時，會跳轉(zhuǎn)至登錄界面。用戶可以輸入賬戶和密碼進(jìn)行登錄，單擊登錄按鈕之后會將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給云服務(wù)器驗證賬號密碼信息是否合法（賬戶是否存在、賬戶密碼是否匹配），如圖3所示。

4.3 注冊功能設(shè)計與實現(xiàn)

在登錄界面可以單擊“去注冊”按鈕進(jìn)入注冊界面，在注冊界面需要輸入賬戶、密碼和確認(rèn)密碼信息來完成注冊。如圖4所示。

4.4 發(fā)布文章功能設(shè)計

如果當(dāng)前用戶是使用郵箱賬戶登錄，則用戶在主頁界面可以單擊底層中間的按鈕來發(fā)布文章。用戶在編輯完成后單擊右上角的“發(fā)布”按鈕時客戶端先會將文章中的圖片上傳到云服務(wù)器上，發(fā)布文章流程如圖5所示。

5 結(jié)束語

針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程線下教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，開發(fā)了基于Android系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，專用于課程的教學(xué)，具有注冊登錄、通知公告、課程信息發(fā)布、教學(xué)資源展示等功能。在接下來的工作中，我們將不僅僅采用基于自組織和自調(diào)節(jié)的社區(qū)結(jié)構(gòu)[19]的推薦算法，構(gòu)建個性化學(xué)習(xí)模型，更會關(guān)注用戶使用移動終端設(shè)備產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，促使進(jìn)一步研究大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，讓系統(tǒng)更具有智能陛、交互性和完整性。

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