2025年實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)試題及答案一、項(xiàng)目背景與目標(biāo)某城市為了提升公共交通的智能化水平，計(jì)劃開(kāi)發(fā)一套智能公交調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)公交車輛的實(shí)時(shí)定位、調(diào)度管理、乘客信息統(tǒng)計(jì)等功能，以提高公交運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。本次實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求學(xué)生根據(jù)給定的需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)該智能公交調(diào)度系統(tǒng)的部分功能模塊。二、具體試題（一）需求分析與設(shè)計(jì)（30分）1.需求文檔編寫（10分）根據(jù)上述項(xiàng)目背景，詳細(xì)分析智能公交調(diào)度系統(tǒng)的功能需求、性能需求、用戶需求等，并編寫一份完整的需求文檔。需求文檔應(yīng)包括引言、任務(wù)概述、需求規(guī)定、運(yùn)行環(huán)境等部分。2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)（10分）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)。畫出系統(tǒng)架構(gòu)圖，并詳細(xì)說(shuō)明各個(gè)部分的功能和交互關(guān)系。3.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（10分）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫(kù)。確定數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)，包括表名、字段名、數(shù)據(jù)類型、主鍵、外鍵等。畫出數(shù)據(jù)庫(kù)的ER圖，并說(shuō)明各個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系。（二）算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（20分）1.公交車輛實(shí)時(shí)定位算法（10分）設(shè)計(jì)一種公交車輛實(shí)時(shí)定位算法，考慮到GPS定位誤差、信號(hào)丟失等問(wèn)題。用偽代碼實(shí)現(xiàn)該算法，并分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2.最優(yōu)調(diào)度算法（10分）設(shè)計(jì)一種公交車輛最優(yōu)調(diào)度算法，根據(jù)實(shí)時(shí)路況、車輛位置、乘客需求等因素，合理安排公交車輛的行駛路線和?？空军c(diǎn)。用Python實(shí)現(xiàn)該算法，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試。（三）前端界面設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（20分）1.界面原型設(shè)計(jì)（10分）使用原型設(shè)計(jì)工具（如AxureRP）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的前端界面原型。包括登錄界面、主界面、車輛信息管理界面、調(diào)度管理界面等。要求界面布局合理、操作方便、視覺(jué)效果良好。2.前端頁(yè)面開(kāi)發(fā)（10分）使用HTML、CSS和JavaScript開(kāi)發(fā)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的前端頁(yè)面。實(shí)現(xiàn)登錄功能、車輛信息展示功能、調(diào)度信息展示功能等。要求頁(yè)面響應(yīng)式布局，兼容主流瀏覽器。（四）后端服務(wù)開(kāi)發(fā)（20分）1.API設(shè)計(jì)（10分）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的后端API，包括用戶管理API、車輛信息管理API、調(diào)度管理API等。詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)API的請(qǐng)求方法、請(qǐng)求參數(shù)、響應(yīng)數(shù)據(jù)格式等。2.后端服務(wù)實(shí)現(xiàn)（10分）使用Python的Flask框架實(shí)現(xiàn)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的后端服務(wù)。實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)、登錄、車輛信息查詢、調(diào)度信息更新等功能。要求服務(wù)具有良好的性能和安全性。（五）系統(tǒng)測(cè)試與部署（10分）1.測(cè)試用例設(shè)計(jì)（5分）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的測(cè)試用例，包括功能測(cè)試用例、性能測(cè)試用例、安全測(cè)試用例等。要求測(cè)試用例覆蓋系統(tǒng)的主要功能和邊界情況。2.系統(tǒng)部署方案（5分）設(shè)計(jì)智能公交調(diào)度系統(tǒng)的部署方案，包括服務(wù)器選型、操作系統(tǒng)安裝、軟件環(huán)境配置、數(shù)據(jù)庫(kù)部署等。說(shuō)明部署過(guò)程中需要注意的問(wèn)題和解決方法。答案（一）需求分析與設(shè)計(jì)1.需求文檔編寫引言本需求文檔旨在詳細(xì)描述智能公交調(diào)度系統(tǒng)的各項(xiàng)需求，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試提供依據(jù)。任務(wù)概述智能公交調(diào)度系統(tǒng)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)公交車輛的實(shí)時(shí)定位、調(diào)度管理、乘客信息統(tǒng)計(jì)等功能，提高公交運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。需求規(guī)定功能需求：包括車輛實(shí)時(shí)定位、調(diào)度管理、乘客信息統(tǒng)計(jì)、用戶管理等功能。性能需求：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間應(yīng)在1秒以內(nèi)，數(shù)據(jù)處理能力應(yīng)滿足每天10萬(wàn)條以上的信息處理。用戶需求：用戶分為管理員和普通調(diào)度員，管理員具有系統(tǒng)管理權(quán)限，調(diào)度員具有車輛調(diào)度和信息查詢權(quán)限。運(yùn)行環(huán)境硬件環(huán)境：服務(wù)器采用高性能服務(wù)器，內(nèi)存不低于16GB，硬盤容量不低于500GB。軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)采用Linux系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)硬件架構(gòu)包括GPS定位設(shè)備、車載終端、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。GPS定位設(shè)備安裝在公交車輛上，實(shí)時(shí)采集車輛位置信息；車載終端將采集到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器；服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。軟件架構(gòu)采用三層架構(gòu)，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。表示層負(fù)責(zé)與用戶交互，展示系統(tǒng)界面；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)邏輯，如車輛調(diào)度算法、乘客信息統(tǒng)計(jì)等；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫操作。系統(tǒng)架構(gòu)圖（此處可手繪或使用工具繪制后拍照插入）：[此處應(yīng)插入系統(tǒng)架構(gòu)圖]表示層與業(yè)務(wù)邏輯層通過(guò)HTTP協(xié)議進(jìn)行通信，業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)訪問(wèn)層通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接進(jìn)行通信。3.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)車輛信息表（bus_info）字段名：bus_id（主鍵，int）、bus_number（varchar(20)）、driver_name（varchar(50)）、status（varchar(10)）調(diào)度信息表（schedule_info）字段名：schedule_id（主鍵，int）、bus_id（外鍵，int）、start_time（datetime）、end_time（datetime）、route（varchar(100)）乘客信息表（passenger_info）字段名：passenger_id（主鍵，int）、bus_id（外鍵，int）、boarding_time（datetime）、alighting_time（datetime）ER圖[此處應(yīng)插入ER圖]車輛信息表與調(diào)度信息表通過(guò)bus_id建立一對(duì)多關(guān)系，車輛信息表與乘客信息表通過(guò)bus_id建立一對(duì)多關(guān)系。（二）算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.公交車輛實(shí)時(shí)定位算法```plaintext算法：公交車輛實(shí)時(shí)定位算法輸入：原始GPS定位數(shù)據(jù)輸出：準(zhǔn)確的車輛位置信息步驟：1.初始化誤差閾值e2.接收原始GPS定位數(shù)據(jù)data3.對(duì)data進(jìn)行濾波處理，去除異常值計(jì)算data的均值mean和標(biāo)準(zhǔn)差std遍歷data，若某個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與mean的差值大于3std，則將其視為異常值，去除該數(shù)據(jù)點(diǎn)4.對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，填補(bǔ)信號(hào)丟失的位置若相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔大于t，則使用線性插值方法計(jì)算中間位置5.輸出準(zhǔn)確的車輛位置信息時(shí)間復(fù)雜度：O(n)，其中n為原始GPS定位數(shù)據(jù)的數(shù)量。空間復(fù)雜度：O(n)，主要用于存儲(chǔ)濾波后的數(shù)據(jù)。```2.最優(yōu)調(diào)度算法```pythonimportrandom模擬實(shí)時(shí)路況、車輛位置和乘客需求road_conditions=[random.randint(1,10)for_inrange(10)]bus_positions=[random.randint(1,10)for_inrange(5)]passenger_demands=[random.randint(1,10)for_inrange(10)]defoptimal_scheduling():best_score=float('-inf')best_schedule=[]foriinrange(len(bus_positions)):forjinrange(len(passenger_demands)):score=road_conditions[j]+passenger_demands[j]abs(bus_positions[i]j)ifscore>best_score:best_score=scorebest_schedule=[i,j]returnbest_schedule測(cè)試schedule=optimal_scheduling()print(f"最優(yōu)調(diào)度方案：車輛{schedule[0]}前往站點(diǎn){schedule[1]}")```（三）前端界面設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)1.界面原型設(shè)計(jì)使用AxureRP設(shè)計(jì)界面原型，登錄界面包括用戶名和密碼輸入框、登錄按鈕；主界面包括車輛信息展示區(qū)、調(diào)度信息展示區(qū)、功能菜單；車輛信息管理界面包括車輛列表、添加車輛按鈕、編輯車輛信息按鈕；調(diào)度管理界面包括調(diào)度任務(wù)列表、添加調(diào)度任務(wù)按鈕、編輯調(diào)度任務(wù)按鈕。界面原型圖（此處可手繪或使用工具繪制后拍照插入）：[此處應(yīng)插入界面原型圖]2.前端頁(yè)面開(kāi)發(fā)```html<!DOCTYPEhtml><htmllang="en"><head><metacharset="UTF8"><metaname="viewport"content="width=device-width,initialscale=1.0"><title>智能公交調(diào)度系統(tǒng)</title><style>body{font-family:Arial,sans-serif;}.loginform{width:300px;margin:0auto;padding:20px;border:1pxsolidccc;}.loginforminput{width:100%;margin-bottom:10px;padding:5px;}.loginformbutton{width:100%;padding:5px;}</style></head><body><divclass="loginform"><h2>登錄</h2><inputtype="text"placeholder="用戶名"><inputtype="password"placeholder="密碼"><button>登錄</button></div><script>constloginButton=document.querySelector('.loginformbutton');loginButton.addEventListener('click',function(){alert('登錄成功');});</script></body></html>```（四）后端服務(wù)開(kāi)發(fā)1.API設(shè)計(jì)用戶管理API用戶注冊(cè)API請(qǐng)求方法：POST請(qǐng)求參數(shù)：username（string）、password（string）響應(yīng)數(shù)據(jù)格式：{"status":"success","message":"注冊(cè)成功"}用戶登錄API請(qǐng)求方法：POST請(qǐng)求參數(shù)：username（string）、password（string）響應(yīng)數(shù)據(jù)格式：{"status":"success","token":"xxxxxx"}車輛信息管理API車輛信息查詢API請(qǐng)求方法：GET請(qǐng)求參數(shù)：bus_id（int）響應(yīng)數(shù)據(jù)格式：{"bus_id":1,"bus_number":"101","driver_name":"張三","status":"運(yùn)行中"}調(diào)度管理API調(diào)度信息更新API請(qǐng)求方法：PUT請(qǐng)求參數(shù)：schedule_id（int）、start_time（datetime）、end_time（datetime）、route（string）響應(yīng)數(shù)據(jù)格式：{"status":"success","message":"調(diào)度信息更新成功"}2.后端服務(wù)實(shí)現(xiàn)```pythonfromflaskimportFlask,request,jsonifyapp=Flask(__name__)模擬用戶數(shù)據(jù)users=[]模擬車輛信息數(shù)據(jù)bus_infos=[]模擬調(diào)度信息數(shù)據(jù)schedule_infos=[]@app.route('/register',methods=['POST'])defregister():data=request.get_json()username=data.get('username')password=data.get('password')users.append({'username':username,'password':password})returnjsonify({"status":"success","message":"注冊(cè)成功"})@app.route('/login',methods=['POST'])deflogin():data=request.get_json()username=data.get('username')password=data.get('password')foruserinusers:ifuser['username']==usernameanduser['password']==password:returnjsonify({"status":"success","token":"xxxxxx"})returnjsonify({"status":"error","message":"用戶名或密碼錯(cuò)誤"})@app.route('/bus_info/<int:bus_id>',methods=['GET'])defget_bus_info(bus_id):forbus_infoinbus_infos:ifbus_info['bus_id']==bus_id:returnjsonify(bus_info)returnjsonify({"status":"error","message":"車輛信息不存在"})@app.route('/schedule_info/<int:schedule_id>',methods=['PUT'])defupdate_schedule_info(schedule_id):data=request.get_json()forschedule_infoinschedule_infos:ifschedule_info['schedule_id']==