基于Sinatra的選課系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉振源+韓笑+章偉

摘要：為了使學(xué)生能夠通過在線的方式選擇學(xué)校開設(shè)的興趣課程，該文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Sinatra的選課系統(tǒng)。該文詳細(xì)論述了選課系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行剖析，對(duì)重要的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行分析，并在最后對(duì)該系統(tǒng)提出改進(jìn)意見。

關(guān)鍵詞：選課系統(tǒng)；Sinatra框架；Web開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0076-03

1 概述

隨著“小學(xué)生減負(fù)”教育政策的推廣和實(shí)施，越來越多的小學(xué)針對(duì)學(xué)生的愛好開設(shè)興趣課程。由于課程資源的有限性，學(xué)校不能保證每個(gè)學(xué)生都能選上自己最想上的課，但學(xué)校必須保證選課的公平性。教育信息化的普及使得越來越多的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)選擇通過在線選課的方式解決學(xué)生選課問題，不僅保證了學(xué)生選課的公平性，還減輕了相關(guān)負(fù)責(zé)人的工作量。

學(xué)校針對(duì)小學(xué)一、二年級(jí)的學(xué)生，開設(shè)了科技小制作、英語配音等十幾門興趣課程，想讓學(xué)生和家長通過在線的方式進(jìn)行選課。學(xué)校現(xiàn)有的課程系統(tǒng)還并不支持學(xué)生選課，因此，基于Sinatra設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個(gè)選課系統(tǒng)，幫助學(xué)校解決在線選課問題。

2 系統(tǒng)需求分析及系統(tǒng)技術(shù)選型

2.1 系統(tǒng)需求分析

我校針對(duì)一二年級(jí)學(xué)生總共開設(shè)了13門興趣課程，每門課程限制20人報(bào)名參與；參與選課的學(xué)生共有158人，每人選課數(shù)量沒有限制，每人只有一次選課機(jī)會(huì)。系統(tǒng)要支持多種終端設(shè)備訪問，最終生成一份記錄學(xué)生選課結(jié)果信息的Excel文件。

2.2 系統(tǒng)技術(shù)選型

由于服務(wù)器限制，系統(tǒng)選擇使用文本來存儲(chǔ)所有應(yīng)用數(shù)據(jù)，使用XML文件存儲(chǔ)課程信息，使用CSV文件存儲(chǔ)參與選課的學(xué)生信息和學(xué)生選課結(jié)果信息；為了支持多種終端設(shè)備訪問，系統(tǒng)選擇采用移動(dòng)優(yōu)先設(shè)計(jì)思想的Bootstrap前端框架實(shí)現(xiàn)用戶界面；系統(tǒng)后臺(tái)使用基于Ruby的Sinatra框架實(shí)現(xiàn)。

XML即可擴(kuò)展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language），是一種基于純文本的數(shù)據(jù)交換格式，適用于表現(xiàn)樹形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，其解析工具不依賴于特定的語言[1]；CSV即逗號(hào)分割值文件（Comma Separated value），是一種用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的純文本文件格式，可以和Excel文件相互轉(zhuǎn)換[2]；Bootstrap 是最受歡迎的 HTML、CSS 和 JS 框架，用于開發(fā)響應(yīng)式布局、移動(dòng)設(shè)備優(yōu)先的WEB項(xiàng)目[3]；Sinatra是一個(gè)基于Ruby語言的DSL（領(lǐng)域?qū)僬Z言），可以輕松、快速地創(chuàng)建web應(yīng)用[4]；Ruby是一種令人快樂的編程語言。

3 系統(tǒng)頁面流程設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)頁面

系統(tǒng)選課須知頁面，顯示選課注意事項(xiàng)，是系統(tǒng)的入口；系統(tǒng)登錄頁面，讓合法的用戶登錄到選課頁面；系統(tǒng)選課頁面，顯示可以供學(xué)生選擇的課程；系統(tǒng)選課結(jié)果頁面，顯示學(xué)生選擇的課程；其他頁面，包括告知學(xué)生登錄信息不合法、告知學(xué)生已經(jīng)選課、告知學(xué)生系統(tǒng)出錯(cuò)等頁面。

3.2 系統(tǒng)頁面流程

用戶訪問網(wǎng)址，進(jìn)入選課須知頁面，仔細(xì)閱讀選課注意事項(xiàng)；單擊“我已知曉須知”按鈕，進(jìn)入登錄頁面，如圖1所示。

選擇所在班級(jí)，并輸入姓名；單擊“登錄”按鈕，進(jìn)入選課頁面，如圖2所示，選擇合適自己的課程；單擊“確認(rèn)提交”按鈕，進(jìn)入選課結(jié)果頁面，保存選課截圖，直接退出瀏覽器即可。

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)文件結(jié)構(gòu)

項(xiàng)目目錄下共有15個(gè)文件。config.ru是rack 服務(wù)器配置文件；course.xml 存儲(chǔ)了課程信息；Gemfile是Ruby包依賴配置文件；index.rb是項(xiàng)目文件，包含了所有接口的處理方法；result.csv中存儲(chǔ)了選課結(jié)果信息；student.csv中存儲(chǔ)了學(xué)生信息，views目錄下都是視圖文件。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 XML文檔的處理

使用XML文件存儲(chǔ)課程信息，course.xml 文件：course表示課程，name表示課程名稱，limit表示課程限制人數(shù)，初始值為20，count表示選擇該課程的人數(shù)，初始值為0。

使用Ruby的REXML模塊來處理XML文件：使用REXML：：Document類的new方法來加載XML文檔；使用REXML：：Element類的each方法并結(jié)合XPath來遍歷符合條件的XML元素；使用REXML：：Document類的write方法更新XML文檔[5]。

4.2.2 CSV文檔的處理

使用CSV文件存儲(chǔ)學(xué)生信息和學(xué)生選課結(jié)果信息，使用Excel軟件將包含學(xué)生信息的excel文件打開，選擇導(dǎo)出格式為CSV，導(dǎo)出student.csv 文件；在項(xiàng)目目錄下，創(chuàng)建result.csv文件，錄入一下文字并保存，用以存儲(chǔ)選課結(jié)果信息：

班級(jí)，姓名，周二所報(bào)課程，周三所報(bào)課程，周四所報(bào)課程

使用Ruby內(nèi)置的CSV模塊來處理CSV文件：使用CSV模塊的foreach方法讀取csv文件的每一行數(shù)據(jù)；使用CSV的<<方法向csv文件末尾追加一行數(shù)據(jù)。

4.2.3 Sinatra框架的使用

路由和視圖是Sinatra框架的兩個(gè)核心構(gòu)件。路由的作用是一個(gè)HTTP請(qǐng)求指定給特定的代碼塊來處理，視圖的作用是向用戶呈現(xiàn)界面。

在Sinatra中，一個(gè)路由分為兩部分：HTTP方法（GET， POST等）和URL匹配范式。 每個(gè)路由都有一個(gè)要執(zhí)行的代碼塊，路由按照它們被定義的順序進(jìn)行匹配。 第一個(gè)與請(qǐng)求匹配的路由會(huì)被調(diào)用。路由范式可以包括具名參數(shù)，可通過params哈希表獲得。

在Sinatra中使用erb方法在應(yīng)用中引入erb模板。

4.3 主要應(yīng)用邏輯實(shí)現(xiàn)

4.3.1 用戶登錄驗(yàn)證

從Sinatra的params中獲取用戶輸入的班級(jí)和姓名，使用Ruby的CSV模塊提供的foreach方法在student.csv中逐行查找，匹配相應(yīng)的學(xué)生信息，如果存在就可以跳轉(zhuǎn)到選課頁面。

4.3.2 課程信息顯示

5 總結(jié)

基于Sinatra的選課系統(tǒng)上線5分鐘左右的時(shí)間，課程被全部選完。筆者查看生成的CSV文件，發(fā)現(xiàn)有兩條數(shù)據(jù)寫錯(cuò)，有兩門課程超出選課人數(shù)限制，總體上解決實(shí)際需求。

經(jīng)筆者分析，問題是由并發(fā)訪問造成的，這是系統(tǒng)有待完善的地方，文件應(yīng)該采用異步操作，并要在寫入數(shù)據(jù)時(shí)加鎖。如果條件允許，系統(tǒng)應(yīng)該使用數(shù)據(jù)庫，來提高并發(fā)訪問量。

本文對(duì)于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的小型網(wǎng)站具有一定的參考價(jià)值，同時(shí)，也為使用Sinatra建站的Ruby初級(jí)開發(fā)者提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 松本行弘，松本行弘的程序世界[M].柳德燕，譯. 北京：人民郵電出版社，2011：328-333 .

[2] 維基百科.逗號(hào)分隔值[EB/OL]. https：//zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%97%E5%8F%B7%E5%88%86%E9%9A%94%E5%80%BC.

[3] Bootstrap. Bootstrap編碼規(guī)范 [EB/OL]. http：//www.bootcss.com/.

[4] Sinatra. Sinatra README[EB/OL]. http：//www.sinatrarb.com/intro-zh.html.

[5] Rexml.Rexml Home[EB/OL]. http：//www.germane-software.com/software/rexml/.