北京大學2025年計算機科學與技術（軟件工程）專業(yè)實踐課程設計指導試題及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、項目背景與需求分析你正在參與開發(fā)一個名為“校園活動助手”的Web應用程序，旨在幫助大學師生發(fā)現(xiàn)、參與和管理校園內的各類活動。目前，校園里信息分散，學生獲取活動信息不便，活動組織者也缺乏有效的活動發(fā)布和管理工具。1.1需求描述*目標用戶：在校大學生、研究生、教師。*核心功能：*活動瀏覽與搜索：用戶可以瀏覽系統(tǒng)中的所有活動，也可以根據(jù)關鍵詞、活動類型（如講座、比賽、社團招新、志愿者活動）、時間、地點等條件進行搜索。*活動詳情查看：用戶可以查看活動的詳細信息，包括活動名稱、描述、時間、地點、主辦方、參與人數(shù)限制、活動狀態(tài)（報名中、進行中、已結束）、活動相關圖片等。*活動報名與簽到：用戶可以在線報名感興趣的活動，并根據(jù)活動要求進行簽到（例如，提供簽到碼或地理位置簽到）。*個人中心：用戶可以查看自己已報名的活動列表、管理個人信息（如昵稱、頭像）、查看報名歷史。*活動發(fā)布與管理（僅限管理員）：管理員可以發(fā)布新活動，編輯或刪除已有活動，查看活動報名情況，管理用戶信息。*非功能性需求：*系統(tǒng)應具備良好的用戶界面，操作簡單直觀。*系統(tǒng)應能支持至少百級用戶同時在線瀏覽和報名活動。*活動報名信息應保證準確性和安全性。*系統(tǒng)應提供簡單的搜索功能，確保搜索結果的的相關性。1.2任務要求請基于以上需求，進行初步的需求分析，輸出一份簡潔的需求分析文檔。內容應包括：*列出核心功能的用戶故事（UserStories），至少包含用戶和管理員視角下的5個核心用戶故事。*識別系統(tǒng)的主要用戶角色，并簡要描述其權限。*提出至少3個關鍵的業(yè)務需求或規(guī)則。二、系統(tǒng)設計基于上一部分的需求分析，請進行系統(tǒng)設計，輸出系統(tǒng)設計文檔的主要內容。2.1系統(tǒng)架構設計*描述你建議的系統(tǒng)整體架構（例如，選擇單體架構還是微服務架構，并說明理由）。*繪制系統(tǒng)的高層架構圖（文字描述即可，無需圖形）。*說明前后端分離的設計思想，并簡述前后端各自的主要職責。2.2數(shù)據(jù)庫設計*設計系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫模型，包括至少3個核心的數(shù)據(jù)表（例如，用戶表、活動表、報名表）。*為每個數(shù)據(jù)表設計字段，明確每個字段的名稱、數(shù)據(jù)類型、是否允許為空、以及主鍵或外鍵約束。*簡要描述這些數(shù)據(jù)表之間的關系。2.3接口設計*針對核心的“活動瀏覽”和“活動報名”功能，設計RESTful風格的API接口。*對于每個接口，請說明：*接口URL（Endpoint）*請求方法（GET/POST等）*請求參數(shù)（路徑參數(shù)、查詢參數(shù)、請求體）*響應數(shù)據(jù)格式（例如，JSON結構）*簡要說明接口的功能。三、核心功能實現(xiàn)選擇上述系統(tǒng)設計的某個核心模塊（例如，活動詳情查看或活動報名功能），使用你熟悉的編程語言和框架（如Java/SpringBoot,Python/Django/Flask,Node.js/Express等），完成該模塊的關鍵部分代碼實現(xiàn)。3.1實現(xiàn)要求*實現(xiàn)后端API接口的核心邏輯，例如，接收活動ID，查詢并返回活動詳情（包括活動基本信息、主辦方信息、用戶報名狀態(tài)等）。*實現(xiàn)必要的數(shù)據(jù)庫交互代碼（例如，使用ORM框架或編寫SQL語句）。*編寫單元測試，確保核心功能的正確性。*（可選）簡要說明你選擇的技術棧，并解釋選擇該技術棧的原因。3.2代碼規(guī)范*代碼應具備良好的可讀性和可維護性。*遵循常見的代碼規(guī)范（例如，命名規(guī)范、代碼格式化）。四、測試與驗證針對你在第三部分實現(xiàn)的核心功能，設計測試用例，并進行測試。4.1測試用例設計*設計至少5個測試用例，覆蓋正常流程和異常情況。*對于每個測試用例，明確測試目的、輸入數(shù)據(jù)、預期輸出。*例如，測試用例可以包括：成功獲取存在的活動詳情、嘗試獲取不存在的活動詳情、檢查已報名用戶獲取活動詳情時返回的信息、檢查未報名用戶獲取活動詳情時返回的信息等。4.2測試過程*簡要描述你進行測試的方法和過程。*說明如何驗證測試結果是否符合預期。五、文檔撰寫為你在第三部分實現(xiàn)的核心功能模塊，撰寫一份簡潔的設計文檔。*文檔應包括：模塊名稱、模塊功能描述、主要接口列表（URL、方法、參數(shù)、響應）、關鍵類/方法設計（簡要說明）、數(shù)據(jù)庫表關聯(lián)說明（如果涉及）。*確保文檔內容清晰、準確、易于理解。---試卷答案一、項目背景與需求分析1.1需求分析文檔*用戶故事(UserStories):*作為學生，我想要瀏覽所有校園活動，以便了解可參與的機會。(Asastudent,IwanttobrowseallcampusactivitiessothatIcanunderstandavailableopportunities.)*作為學生，我想要根據(jù)關鍵詞搜索活動，以便快速找到感興趣的內容。(Asastudent,IwanttosearchforactivitiesbykeywordsothatIcanquicklyfindinterestingcontent.)*作為學生，我想要查看特定活動的詳細信息，以便決定是否參與。(Asastudent,IwanttoviewdetailedinformationaboutaspecificactivitysothatIcandecidewhethertoparticipate.)*作為學生，我想要在線報名參加活動，并收到報名成功的確認。(Asastudent,Iwanttoregisteronlineforanactivityandreceiveconfirmationofsuccessfulregistration.)*作為學生，我想要查看自己已報名的活動列表，以便管理我的參與情況。(Asastudent,IwanttoviewalistofactivitiesIhaveregisteredforsothatIcanmanagemyparticipation.)*作為管理員，我想要發(fā)布新的校園活動，以便向學生通知信息。(Asanadmin,IwanttopublishnewcampusactivitiessothatIcaninformstudents.)*作為管理員，我想要管理現(xiàn)有活動的信息（編輯/刪除），以便保持信息的準確性。(Asanadmin,Iwanttomanageexistingactivityinformation(edit/delete)sothatIcanmaintaininformationaccuracy.)*用戶角色及權限:*學生(Student):*權限：瀏覽所有活動、按條件搜索活動、查看活動詳情、報名/取消報名活動、查看個人中心信息、查看已報名活動列表。*管理員(Admin):*權限：發(fā)布新活動、編輯/刪除活動、查看所有活動列表及報名情況、管理用戶信息（可能包括查看、禁用等）。*關鍵業(yè)務需求或規(guī)則:1.活動報名人數(shù)不能超過設定的上限。2.同一用戶對同一活動只能報名一次。3.活動需要有關聯(lián)的主辦方，主辦方信息應可查看。4.活動狀態(tài)應自動更新（例如，報名截止后變?yōu)椤斑M行中”或“已結束”）。1.2任務要求解析*解析思路：需求分析是軟件開發(fā)的基礎。首先通過用戶故事從用戶角度描述功能需求，簡潔明了。然后識別系統(tǒng)參與者（用戶角色），明確不同角色的權限邊界。最后，提煉出關鍵的業(yè)務邏輯和規(guī)則，這些是系統(tǒng)必須遵守的約束。此部分旨在考察學生從模糊需求中提取結構化信息、進行初步抽象和建模的能力。二、系統(tǒng)設計2.1系統(tǒng)架構設計*建議架構：單體架構。*理由：*項目規(guī)模：“校園活動助手”功能相對單一，用戶量初期可能不大，單體架構足以滿足需求，開發(fā)部署簡單。*開發(fā)效率：單體架構開發(fā)流程更短，團隊協(xié)作相對容易，適合快速迭代。*復雜性：對于此項目，引入微服務會增加架構復雜度和運維成本，初期不必要的。*高層架構圖（文字描述）：*系統(tǒng)由一個前端應用（Web界面）和一個后端服務組成。*前端通過HTTP請求與后端服務交互。*后端服務負責處理所有業(yè)務邏輯，包括用戶認證、活動數(shù)據(jù)管理、報名管理等，并通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)持久化。*前后端分離說明：*前端：負責用戶界面展示和用戶交互。使用HTML,CSS,JavaScript（及框架如React/Vue/Angular）構建頁面，負責數(shù)據(jù)的展示和用戶操作的觸發(fā)。*后端：負責業(yè)務邏輯處理、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)持久化交互。使用如Java/SpringBoot,Python/Django/Flask等技術棧，提供RESTfulAPI供前端調用，處理請求，執(zhí)行業(yè)務流程，訪問數(shù)據(jù)庫。2.2數(shù)據(jù)庫設計*數(shù)據(jù)庫模型：*用戶表(Users):*`user_id`(INT,PrimaryKey,AutoIncrement):用戶ID。*`username`(VARCHAR(50),Unique,NotNull):用戶名。*`password_hash`(VARCHAR(255),NotNull):密碼哈希。*`email`(VARCHAR(100),Unique,NotNull):郵箱。*`nickname`(VARCHAR(50)):昵稱。*`avatar_url`(VARCHAR(255)):頭像URL。*`role`(ENUM('student','admin'),NotNull):用戶角色。*`created_at`(DATETIME,NotNull):創(chuàng)建時間。*活動表(Activities):*`activity_id`(INT,PrimaryKey,AutoIncrement):活動ID。*`title`(VARCHAR(100),NotNull):活動標題。*`description`(TEXT,NotNull):活動描述。*`organizer_id`(INT,ForeignKeyreferencesUsers(user_id)):主辦方ID。*`location`(VARCHAR(255)):活動地點。*`start_time`(DATETIME,NotNull):開始時間。*`end_time`(DATETIME,NotNull):結束時間。*`limit_participants`(INT,Default0):參與人數(shù)上限（0表示不限）。*`status`(ENUM('draft','open','closed','completed'),NotNull):活動狀態(tài)。*`created_at`(DATETIME,NotNull):創(chuàng)建時間。*報名表(Registrations):*`registration_id`(INT,PrimaryKey,AutoIncrement):報名ID。*`user_id`(INT,ForeignKeyreferencesUsers(user_id),NotNull):報名用戶ID。*`activity_id`(INT,ForeignKeyreferencesActivities(activity_id),NotNull):活動ID。*`registration_time`(DATETIME,NotNull):報名時間。*`check_in_code`(VARCHAR(50)):簽到碼（可選）。*`check_in_status`(ENUM('none','checked','location_based'),Default'none'):簽到狀態(tài)。*`created_at`(DATETIME,NotNull):創(chuàng)建時間。*關系說明：*一個用戶可以報名多個活動（一對多，通過`Registrations`表關聯(lián)）。*一個活動可以有多個用戶報名（一對多，通過`Registrations`表關聯(lián)）。*一個用戶對應一個角色（通過`Users`表中的`role`字段）。*一個活動對應一個主辦方（多對一，通過`Activities`表中的`organizer_id`字段關聯(lián)到`Users`表的`user_id`）。2.3接口設計*活動詳情查看接口:*URL:`/api/v1/activities/{activityId}`*Method:`GET`*Parameters:*路徑參數(shù):`activityId`(活動ID,INT)*查詢參數(shù):無（或可選`fields=field1,field2`來指定返回字段）*ResponseFormat(JSON):```json{"activityId":1,"title":"示例講座","description":"這是一個示例講座的詳細描述...","organizer":{"userId":101,"nickname":"計算機系"},"location":"二教102","startTime":"2023-10-26T14:00:00Z","endTime":"2023-10-26T15:30:00Z","limitParticipants":50,"currentParticipants":30,"status":"open","createdAt":"2023-10-20T10:00:00Z"}```*Function:根據(jù)提供的活動ID，查詢活動詳情并返回。*活動報名接口:*URL:`/api/v1/activities/{activityId}/register`*Method:`POST`*Parameters:*路徑參數(shù):`activityId`(活動ID,INT)*請求體(JSON):```json{"userId":202,//報名用戶ID"checkInCode":"optional_code"http://可選，如果活動需要}```*ResponseFormat(JSON):```json{"success":true,"message":"報名成功","registrationId":301}```或```json{"success":false,"message":"活動已滿"}```或```json{"success":false,"message":"用戶已報名"}```*Function:使指定用戶報名指定活動，進行人數(shù)檢查和報名記錄創(chuàng)建。3.1實現(xiàn)要求3.1實現(xiàn)要求解析*解析思路：此部分考察編碼實踐能力。選擇一個核心模塊（如活動報名）進行實現(xiàn)，需要學生綜合運用前后端技術棧知識。關鍵在于實現(xiàn)業(yè)務邏輯的核心流程，包括接收請求、參數(shù)校驗、與數(shù)據(jù)庫交互（增/改）、處理業(yè)務規(guī)則（如檢查人數(shù)上限、避免重復報名）、返回恰當?shù)捻憫?。單元測試是確保代碼質量的重要手段，需要測試核心邏輯的正確性。代碼規(guī)范體現(xiàn)專業(yè)素養(yǎng)。3.2代碼規(guī)范*解析思路：良好的代碼規(guī)范是代碼可讀、可維護的基礎。命名清晰（變量名、函數(shù)名、類名有實際意義），結構合理（函數(shù)/方法長度適中，單一職責），注釋恰當（解釋復雜邏輯或重要決策），遵循團隊或社區(qū)約定（如PEP8forPython,SpringCodeConvention）。四、測試與驗證4.1測試用例設計*測試用例1：測試成功報名活動。*輸入數(shù)據(jù):活動ID為1，用戶ID為202，有效的報名信息。*預期輸出:HTTP200OK，返回報名成功信息，數(shù)據(jù)庫中新增對應的報名記錄，活動當前報名人數(shù)增加1。*測試用例2：嘗試報名已滿的活動。*輸入數(shù)據(jù):活動ID為1，用戶ID為203，有效的報名信息（假設活動人數(shù)上限為1，且已有用戶報名）。*預期輸出:HTTP200OK（或根據(jù)設計返回特定錯誤碼如4xx），返回報名失敗信息（如“活動已滿”）。*測試用例3：已報名用戶再次報名同一活動。*輸入數(shù)據(jù):活動ID為1，用戶ID為202（假設該用戶已成功報名該活動），有效的報名信息。*預期輸出:HTTP200OK（或返回錯誤信息如“用戶已報名”）。*測試用例4：嘗試使用無效/不存在的活動ID報名。*輸入數(shù)據(jù):活動ID為9999（不存在），用戶ID為204，有效的報名信息。*預期輸出:HTTP404NotFound（或返回錯誤信息）。*測試用例5：報名請求缺少必要參數(shù)（如用戶ID）。*輸入數(shù)據(jù):活動ID為1，請求體缺少`userId`字段。*預期輸出:HTTP400BadRequest，返回錯誤信息提示缺少參數(shù)。4.2測試過程*解析思路：測試設計需要覆蓋正常場景和邊緣/異常場景。測試過程應描述如何執(zhí)行這些用例，例如使用Postman或curl發(fā)送HTTP請求，檢查HTTP響應狀態(tài)碼和返回體內容，驗證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變化。驗證過程確保了測試結果的可靠性。五、文檔撰寫文檔內容（模塊：活動報名功能）*模塊名稱：活動報名模塊*模塊功能描述：實現(xiàn)用戶對校園活動的在線報名功能。用戶可以選擇活動并發(fā)送報名請求，系統(tǒng)將記錄報名信息，并進行必要的校驗（如活動人數(shù)上限、重復報名檢查）。成功報名后，用戶將收到確認。*主要接口列表:*接口1：創(chuàng)建報名記錄*URL:`/api/v1/activities/{activityId}/register`*Method:`POST`*Parameters:*路徑參數(shù):`activityId`(INT,活動ID)*請求體:`{"userId":INT,"checkInCode":VARCHAR}`*Response:*成功:`200OK`,Body:`{"success":true,"message":"報名成功","registrationId":INT}`*失敗(活動已滿):`200OK`,Body:`{"success":false,"message":"活動已滿"}`