在线考试系统

课程设计报告题目：在线考试系统

课程名称：C#课程设计

学院：信息工程学院

专业：软件工程

班级：15软件1

学生姓名：马铭璐

学号：20150305142

指导教师：于启红

成绩：

开课时间： 2017-2018 学年第二学期

目录

一、系统的应用背景 (1)

1.1系统的应用背景 (1)

1.2系统的功能 (1)

1.3系统预览 (2)

二、系统概要设计 (2)

2.1系统实现方案和系统功能模块 (2)

2.2数据库逻辑设计 (2)

三、系统详细设计 (3)

3.1 自动出题功能的设计 (3)

3.2监控操作功能的设计 (4)

3.3 校对评分功能的设计 (9)

3.4 时间提醒功能的设计 (10)

四、系统程序设计 (11)

4.1 自动出题功能的实现 (11)

4.2 监控操作功能的实现 (11)

4.3 校对评分功能的实现 (14)

4.4 时间提醒功能的实现 (14)

五、总结 (15)

参考文献 (16)

在线考试系统

一、系统的应用背景

1.1系统的应用背景

随着计算机技术的快速发展，学校管理和教学的信息化发展也有进步，各个环节都均衡发展，从软硬件双方面把学校建设成一流的信息管理、教育教学的平台。目前设计开发的计算机考试系统也是其中重要的一个方面。传统的考试由于涉及到组织命题、试卷印刷、考试安排、组织阅卷等诸多环节，考试的时间周期长、效率低下。显然，随着考试类型的增加和考试要求的提高，教师的工作量将会愈来愈大，并且其工作将是项烦琐和容易出错的事情，可以说旧式的考试已经不能适应现代考试的需求了。人们急切要求利用一些技术来进行计算机考试，以缓解教师的工作负担和提高工作效率，与此同时提高了考试的质量。

其中文件操作是使用Windows操作系统必须掌握的一项基本技能，已成为计算机初级操作员考证、计算机文化基础课考试中必考内容之一[1]。目前，这些考试大多采用机上考试系统。文件操作题必须提供考试所需的各文件夹及文件，而且对考生操作的要求需要做到实时监控来判断考生操作是否正确。

因此，Windows文件操作题考试应解决自动评分技术关键技术问题。目前，许多专家已有计算机应用基础考试系统的研究，本设计主要描述自动评分技术的实现。

1.2系统的功能

界面需要达到的要求是要能显示题目，提示时间，选择下一题，提交所有操作。界面结构如下图1所示：

图1界面结构图

1.3系统预览

窗体上一个text控件用于显示题目，默认显示提示信息：“”考生文件夹位于D盘stu文件夹。一个label标签显示分，一个label标签显示秒，一个button用于进入下一题，一个button 用于提交评分，窗体的标题为”windows操作题”。实际界面图2如下所示。

图2 实际界面

二、系统概要设计

2.1系统实现方案和系统功能模块

针对需求分析提出来的运行流程，概要设计这里对自动出题、监控操作、校对评分、时间提醒这四项功能根据需用到的技术进行设计。

2.2数据库逻辑设计

在form窗体加载时，程序已经完成操作题目、正确操作记录的读取。程序中使用到的数据，在各个函数方法中都可以访问，所以定义全局变量最好。

全局变量的定义所下表1所示：

表1 全局变量

名称类型作用初始值

mint Int 分钟59

scss Int 秒钟59

cur Int 当前操作题号0

strtext String[] 存放题目无

studone String[] 存放考生操作无

sysdone String[] 存放正确操作无

myDocs string考生文件夹d:\stu

三、系统详细设计

3.1 自动出题功能的设计

自动出题这个功能使用到了，StreamReader这个类，在读写文件的过程中,Filestream 只可以进行以字节为单位原始数据流进行读写操作,为此,C#中提供了功能更加强大的StreamReader来支持文件的读写. StreamReader可以进行以字符为单位的数据读写操作。

我们使用到构造函数StreamReader(String string, Encoding encoding)。这里的String 对象不是简单的字符串而是具体文件的地址,然后根据用户选择编码去读取流中的数据。

自动出题功能是是一项非常智能的功能，旨在题库中随机检索出指定数量的题目，按顺序显示出来，本设计的题库题目不多，实现了题目的全部检索，按顺序显示。题库中题目按通过文本的方式保存在考生文件夹的”question.dat”文件中，每到题目的存放格式如下:

题目1行数n1

行1

行2

…

行n1

题目2行数n2

行1

行2

…

行n2

…

题目n行数nn

“question.dat”文件内容如图3所示。程序在创建form对象时候，调用form对象的构造函数通过字节流将整个文本按行读入，首先读入行数n，知道这个题目有几行，接着读入n行字符，存放在字符串数组string[] strtext里，接着读入下一题的行数。

图3 文件内容

3.2监控操作功能的设计

监控操作，需要利用到Windows的文件变化通知，调用CreateFile函数获得文件夹句柄，再调用ReadDirectoryChangesW获得文件变化通知。这里要熟悉CreateFile和ReadDirectoryChangesW的使用。

CreateFile这个函数可以创建或打开一个对象的句柄，凭借此句柄就可以控制这些对象：控制台对象、通信资源对象、目录对象(只能打开)、磁盘设备对象、文件对象、邮槽对象、管道对象。

其函数原型：

HANDLE CreateFile(

LPCTSTR lpFileName,

DWORD dwDesiredAccess,

DWORD dwShareMode,

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,

DWORD dwCreationDisposition,

DWORD dwFlagsAndAttributes,

HANDLE hTemplateFile

);

lpFileName一个指向无终结符的字符串的指针，来指明要创建或打开的对象的名字。

dwDesiredAccess指明对象的控制模式。一个应用程序可以包含读控制、写控制、读/写控制、设备查询控制。这个参数的取值可以是下面这些的组合如下表2所示：

表2 dwDesiredAccess参数表

参数作用

0 指定设备查询控制：程序可以不访问设备就查

询到设备属性。

GENERIC_READ 指定读控制，可以从对象中读取数据(指针将

可以移动)。

GENERIC_WRITE 指定写控制，可以向对象中写数据(指针将可

以移动)。

dwShareMode指定对象的共享模式。如果dwShareMode==0,表示是互斥使用的。如果CreateFile打开成功，则别的程序只能等到当前程序关闭对象句柄CloseHandle后才能在打开或使用。

使用下面这些值的组合来表示对象的共享模式如下表3所示：

表3 dwShareMode参数表

参数作用

FILE_SHARE_DELETE 打开操作只有在删除请求发生时才能

返回成功

FILE_SHARE_READ 打开操作只有在读控制请求发生时才

能返回成功

FILE_SHARE_WRITE 打开操作只有在写控制请求发生时才

能返回成功

lpSecurityAttributes一个指向SECURITY_A TTRIBUTES结构对象的指针，决定返回的句柄是否被子进程所继承。如果lpSecurityAttributes参数为NULL，句柄就不能被子进程继承。

dwCreationDisposition指明当打开的对象存在或不存在的时候各需怎样处理。这个参数必须是一下值的其中之一，参数如下表4所示：

表4 dwCreationDisposition参数表

参数作用

CREATE_NEW 创建新文件/对象(当对象已经存在是

将返回失败)。

CREATE_ALWAYS 总是创建(如果对象存在就覆盖它，清

除当前属性，把文件属性和

dwFlagsAndAttributes指定的标志相结

合)。

OPEN_EXISTING 打开文件(如果不存在就返回失败)

OPEN_ALWAYS 存在就打开；若不存在，假如

dwCreationDisposition==CREATE_NEW就

创建一个新文件。

TRUNCATE_EXISTING 存在就打开，且清空文件内容(至少要

有GENERIC_WRITE权限)；若文件不

存在就返回失败。

dwFlagsAndAttributes指定文件属性和标志。

hTemplateFile把具有GENERIC_READ权限的句柄指定为一个模板文件。这个模板文件提供了文件属性和扩展属性，用于创建文件。

而ReadDirectoryChangesW如果函数成功，返回值为非零。函数原型如下所示：BOOL WINAPI ReadDirectoryChangesW(

__in HANDLE hDirectory,

__out LPVOID lpBuffer,

__in DWORD nBufferLength,

__in BOOL bWatchSubtree,

__in DWORD dwNotifyFilter,

__out_opt LPDWORD lpBytesReturned,

__inout_opt LPOVERLAPPED lpOverlapped,

__in_opt LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE

lpCompletionRoutine

);

hDirectory为对目录进行监视的句柄，被监视的目录必须打开FILE_LIST_DIRECTORY的访问权限。

lpBuffer为一个指向DWORD类型的缓冲区，其中可以将获取的数据结果将其返回。这个缓冲区的定义是FILE_NOTIFY_INFORMATION结构。这个缓冲区充满要么同步或异步，这取决于如何打开目录什么价值给予lpOverlapped参数。

nBufferLength,指lpBuffer的缓冲区的大小值，以字节为单位。

bWatchSubtree,监视子目录. 一般选择 TRUE。

dwNotifyFilter,对文件过滤的方式和标准。该过滤器的标准，功能检查，以决定是否等待操作完成。这个参数可以是一个或多个下列值，参数如下表5所示：

表5 dwNotifyFilter参数表

参数作用

FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NA ME 任何文件名改变都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。变化包括重命名，创建或删除文件。

FILE_NOTIFY_CHANGE_DIR_NAM E 任何目录名称改变都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。改变包括建立或删除一个目录。

FILE_NOTIFY_CHANGE_ATTRIBU TES 任何属性变化，都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。

FILE_NOTIFY_CHANGE_SIZE 任何文件大小的变化，都会查看所在目录

或子目录的变更，并将结果通知给等待操

作返回。操作系统检测改变文件大小，只

有当该文件被写入到磁盘时发生。操作

系统使用广泛缓存，检测时才会发生的缓

存足够同满。

FILE_NOTIFY_CHANGE_LAST_WR ITE 任何改变过去修改时间的文件，都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。操作系统检测改变过去写的时间只有当该文件被写入到磁盘。

FILE_NOTIFY_CHANGE_LAST_AC CESS 任何改变文件最近访问时间，都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。

FILE_NOTIFY_CHANGE_CREATIO N 任何改变文件的创建时间的，都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。

FILE_NOTIFY_CHANGE_SECURIT Y 任何安全描述符被改变的，都会查看所在目录或子目录的变更，并将结果通知给等待操作返回。

lpBytesReturned同步调用，将接收的字节数转入lpBuffer参数。

lpOverlapped一个指针的重叠结构，提供供数据时使用的异步操作。否则，这个值为NULL 。

lpCompletionRoutine一个指针一个完成例程如果在呼叫使用函数操作时已经完成或取消和调用线程是在alertable等待。状态。

ReadDirectoryChangesW该函数用来监控文件夹变化，基本步骤是：

(1)使用CreateFile打开目录，要取得一定权限，打开目录的时候一定要包含

FILE_LIST_DIRECTORY参数；

(2)然后使用该函数监听，收到系统的消息后，从lpbuffer里面取得Action和Filename。

该函数可以同步调用或者异步调用，是同步还是异步取决于CreateFile时给的参数，和该函数的第7个参数LPOVERLAPPED lpOverlapped：

(1)同步调用，则CreateFile时使用FILE_LIST_DIRECTORY,第7个参数设置为nil；

(2)异步调用，则CreateFile时还要指定FILE_FLAG_OVERLAPPED，第7个参数还要给个值。

还有要注意的是第三个参数和第四个参数设置缓冲区，最大64KB，如果监视目录下一次操作太多的文件，超过缓冲区（缓冲区溢出），就会丢失消息。

创建线程调用ReadDirectoryChangesW，将考生没操作一题的记录按指定的格式用字符串数组变量string[] studone保存下来。

3.3 校对评分功能的设计

同样这个功能使用到了，StreamReader这个类，正确的操作记录保存在“check.dat”文件中，存放格式如下:

操作1行数n1

行1

行2

…

行n1

操作2行数n2

行1

行2

…

行n2

…

操作n行数nn

…

“check.dat”文件内容如图4所示：

图4 文件内容

程序在创建form对象时候，调用form对象的构造函数通过字节流将整个文本按行读入，首先读入行数n，知道这个题目有几行，接着读入n行字符，存放在字符串数组string[] sysdone 里，接着读入下一题的行数。

3.4 时间提醒功能的设计

时间提醒的实现使用到.net 提供的System.Windows.Forms.timer控件，它直接继承自Componet. Timer控件只有绑定了Tick事件，和设置Enabled=True后才会自动计时，停止计时可以用Stop()控制，通过Stop()停止之后，如果想重新计时，可以用Start()方法来启动计时器。Timer控件和它所在的Form属于同一个线程；将间隔时间timer1.Interval设置为1000毫秒=1秒，在form_load()的时候调用timer.Start()方法启动计时器，timer_Tick()方法实现在每隔1秒的时间里更新label标签，显示剩余时间。当时间到的时候，自动评分。

计时器启动，时间变化，时间提醒功能工作流程如下图5所示：

图5 工作流程

四、系统程序设计

4.1 自动出题功能的实现

由于全部的题目都存放在字符串数组string[] strtext中，所以只要将strtext[cur]显示在Text 文本框上，同时更新cur的值即可，实现代码如下所示：

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (cur < 10)

{

cur++;

textBox1.Text = strtext[cur];

button2.Text = "下一题";

}

}

4.2 监控操作功能的实现

直接调用概要设计提到的CreateFile和ReadDirectoryChangesW这两条API，CreateFile获

得句柄，ReadDirectoryChangesW接收句柄监控指定的考生文件夹目录，并将监控的记录按题号保存在字符串数组string[] studone中，实现代码如下所示：

public void myThreadMethod()

{

IntPtr hDir = CreateFile(myDocs, FILE_LIST_DIRECTORY, FILE_SH ARE_READ | FILE_SHARE_WRITE |

FILE_SHARE_DELETE, IntPtr.Zero, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG

_BACKUP_SEMANTICS, IntPtr.Zero);

if (hDir == IntPtr.Zero)

{

MessageBox.Show("文件创建失败" + Marshal.GetLastWin32Error ());

return;

}

IntPtr pBuf = IntPtr.Zero;

try

{

pBuf = Marshal.AllocHGlobal((int)BUFSIZE);

uint bytesReturned;

while (ReadDirectoryChangesW(hDir, pBuf, BUFSIZE, true, FILE

_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME |

FILE_NOTIFY_CHANGE_DIR_NAME | FILE_NOTIFY_ CHANGE_LAST_WRITE, out bytesReturned,

IntPtr.Zero, IntPtr.Zero))

{

string[] actions = new string[] { "(未知操作) ", "添加", "

删除",

"修改", "Old name ", "New name " };

IntPtr pCurrent = pBuf;

while (pCurrent != IntPtr.Zero)

{

// Read file length (in bytes) at offset 8

int fileLen = Marshal.ReadInt32(pCurrent, 8);

// Read file name (fileLen/2 characters) from offset 12

string file = Marshal.PtrToStringUni((IntPtr)(12 + (int)pC urrent), fileLen / 2);

// Read action at offset 4

int action = Marshal.ReadInt32(pCurrent, 4);

if (action < 1 || action >= actions.Length) action = 0;

if (action != 3)

{

studone[cur] += actions[action] + file + "\r\n";

}

// Read NextEntryOffset at offset 0 and move pointer to next structure if needed

int inc = Marshal.ReadInt32(pCurrent);

pCurrent = inc != 0 ? (IntPtr)(inc + (int)pCurrent) : Int Ptr.Zero;

}

}

//else

//Console.WriteLine("ReadDirectoryChangesW failed. " + Marshal. GetLastWin32Error());

}

finally

{

if (pBuf != IntPtr.Zero) Marshal.FreeHGlobal(pBuf);

CloseHandle(hDir);

}

}

以下方法通过线程实现，执行于Form1_Load()方法中，实现代码如下所示:

Thread thread1 = new Thread(myThreadMethod);

thread1.Start();

4.3 校对评分功能的实现

这个功能的实现主要是通过比较字符串数组string[] sysdone和string[] studone。从sysdone[1]到studone[10]依次同studone[1…10]比较，相同则加10分。实现代码如下：private void check()

{

int grade = 0;

for (i = 1; i <= 10; i++)

{

if (string.Equals(sysdone[i], studone[i]))

grade += 10;

}

MessageBox.Show("本次操作得分：" + grade.ToString());

}

4.4 时间提醒功能的实现

时间提醒，每隔一秒钟执行一次timer1_Tick()，更新窗体上的时间信息，实现代码如下所示：

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

if (mint >= 0)

{

scss--;

if (scss == 0)

{

mint--;

label1.Text = mint.ToString() + "分";

scss = 59;

}

label2.Text = scss.ToString() + "秒";

}

else

{

check();

}

}

在Form1_Load()中初始化Interval时间间隔，设定Tick事件，启动计时器，实现代码如下所示：

this.timer1.Interval = 1000;

this.timer1.Tick += new System.EventHandler(this.timer1_Tick);

this.timer1.Start();

五、总结

针对高校学生在Windows平台核心编程及Windows上机操作题考试等问题，本文设计了Windows上机操作题考试软件。主要采用C#语言，利用Visual Studio作为开发工具，对Windows 平台常见的一些文件操作进行了监控记录，经过需求分析、概要设计、详细设计以及对系统的测试，基本达到了设计预期目标。

目的和意义。本设计主要是Windows上机操作题考试软件的设计和实现，它的设计目的主要是解决Windows上机操作题考试的技术需求和市场需要。

需求分析，通过探讨考试操作的运行流程，对本设计制定了明确的目标需求，基本包括

自动出题、监控操作、校对评分、时间提醒的功能，接着细化每个功能需求，在制定界面需求来满足功能的需求。

概要设计，经上一步的需求分析，选择了C#语言作为开发语言，这在一定程度上限定了开发工具Visual Studio。在采用C#语言开发的同时调用Net Framework和Win API库函数。对每个功能的执行流程，运行条件做出了细致的分析和具体的概述。

详细设计这一阶段主要就概要设计中提到的开发工具和开发语言进行开发，用代码实现上一步提到每个功能，包括自动出题功能、监控操作、校对评分、时间提醒这四个功能。

系统测试阶段，针对上面实现的功能进行了准确细致的测试，确保程序运行无误，评分准确。

参考文献

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[7]王艳平. Windows程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2005.

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