嘉兴学院数学建模竞赛系统的设计与开发[文献综述].doc

1、1 毕业论文文献综述 信息与计算科学 嘉兴学院数学建模竞赛系统的设计与开发 一、 前言部分 随着我国经济的发展，市场对人才的教育层次和综合素质有了更高的要求。为了应对市场的考验，提高自身素质，各级学校的学生积极参加各类认证考试。当前，各级学校考生的数量不断增多，传统的考试报名管理模式日益暴露出许多缺陷与不足，很难适应当今教育发展的新形势和新要求 1。而在传统的报名方式下，参赛学生报名所需时间较长、报名效率低、信息错误率高；负责老师对参赛人员信息统计，工作任务重。因此，报名方式的改革是各级学校教学改革的重要内容之一。 今天 ， 数学以空前的广度和深度向其它科学技术领域渗透 , 过去很少应用数学的

2、领域现在正在迅速走向定量化、数量化 ， 需建立大量的数学模型 2。 而 新技术、新工艺蓬勃兴起 , 计算机的普及和广泛应用 ， 数学在许多高新技术上起着十分关键的作用 。大学生数学建模活动以及全国大学生建模竞赛的存在有助于激励学生学习数学的积极性，提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力。 随着网络平台上数学建模网站的增多，数学建模的资料也变得更加的丰富，而在众多的网站中寻找自己所需要的资料，也带来了一定的麻烦。当然，大多的数 学建模网站都以 BBS论坛的形式存在的这样方便了广大的建模爱好者之间信息交流，使得信息的共享尽可能的最大化。丰富的参考资料，活跃的建模交流平台，是爱好

3、者不可或缺的。在嘉兴学院，每年都会有学校的数学建模竞赛，同时会在参赛选手中挑选出一部分参加全国的数学建模比赛。其间对参赛者竞赛辅导也是必不可少的，但老师的时间和精力毕竟有限，所以很多时候都需要学生自己的努力。那么，对于目前还没有拥有自己的数学建模网络平台的的嘉兴学院，数学建模竞赛系统是一个不错的选择。数学建模竞赛系统的建立，也解决了传统的报名方式带来的弊端，简化 了老师的工作，使嘉兴学院的管理更加的信息化、网络化 。 目前，最常用的三种动态 网页 语言有 (Hypertext Preprocessor)。 ASP全名 Active Server Pages，是一个 WEB服务器端的开发环境，利

4、用它可以产生和执行动态的、互动的、高性能的 WEB服务应用程序。 ASP采用脚本语言 VBScript（ Java script）作为自己的开发语言。 PHP是一种跨平台的服务器端的嵌入式脚本语言。它大量地借用 C,Java2 和 Perl语言的语法 , 并耦合 PHP自己的特性 ,使 WEB开发者能够快速地写出动 态产生页面。它支持目前绝大多数数据库。还有一点， PHP是完全免费的，不用花钱，你可以从 PHP官方站点自由下载。而且你可以不受限制地获得源码，甚至可以从中加进你自己需要的特色。 JSP(Java Server Pages)是由 Sun Microsystems公司倡导、许多公司参

5、与一起建立的一种 动态网页 技术标准。 JSP技术有点类似 ASP技术，它是在传统的网页 HTML文件 (*.htm,*.html)中插入 Java程序段 (Scriptlet)和 JSP标记 (tag)，从而形成 JSP文件 (*.jsp)。 用 JSP开发的 Web应用是跨平台的，既能在 Linux下运行，也能在其他操作系统上运行。 基于对语言的了解和各方面的权衡，系统利用 JAVA语言编程，采用 JSP(Java Server Pages)和 HTML（ HyperText Mark-up Language）语言为前台开发工具，配合 SQL Server (Structured Quer

6、y Language Server)作为后台的数据库，在 设计上使用标准的 MVC（ Servlet+JSP+JavaBean）的设计模式，服务端运用 Tomcat服务器。为了方便维护以及有较强的扩展性，系统采用 B/S开发模式。 B S结构的软件所有的维护、升级工作都只在服务器上进行，而客户端就能获得最新版本的软件 3。针对系统的实际需求，使用统一建模语言对整个系统需求和设计进行建模。 二、主题部分 1数学建模 (1)简介 近几年来，数学的应用不仅在它的传统领域 工程技术，经济建设 -发挥着越来越重要的作用，而且不断的向一些新的领域渗透，形成了许多交叉学科 计量经济 学、人口控制论、生物数学

7、、地质数学等等。数学于计算机技术相结合，形成了一种普遍的、可以实现的关键技术 数学技术，成为当代高新技术的重要组成部分。“高技术本质上是数学技术”的观点已被越来越多的人们所接受 4。 不论是用数学方法解决哪类实际问题，还是与其它学科相结合形成交叉学科，首要的和关键的一步是用数学的语言表达所研究的对象，即建立数学模型，在高科技，特别是计算机技术迅速发展的今天，计算和建模正在成为数学科学技术转化的主要途径。 当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言，把它表述为数学式子，也就是数学模型，然后用通过计

8、算得到的模型结果来解释实际问题，并接受实际的检验。这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。 3 （ 2） 数学建模应用 数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学，在它产生和发展的历史长河中，一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。数学的特点不仅在于概念的抽象性、逻辑的严密性，结论的明确性和体系的完整性，而且在于它应用的广泛性，进入 20世纪以来，随着科学技术的迅速发展和计算机的日益普及，人们对各种问 题的要求越来越精确，使得数学的应用越来越广泛和深入，特别是在即将进入 21 世纪的知识经济时代，数学科学的地位会发生巨大的变化，它正在从国家经济和科技的后备走到了前沿。经济发展的全球化、计算机的迅

9、猛发展，数理论与方法的不断扩充使得数学已经成为当代高科技的一个重要组成部分和思想库，数学已经成为一种能够普遍实施的技术。培养学生 应用数学 的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。 （ 3） 数学建模的意义 应用数学去解决各类实际问题时，建立数学模型是十分关键的一步，同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程，是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。要通过调查、收集数据资料，观察和研究实际对象的固有特征和内在规律，抓住问题的主要矛盾，建立起反映实际问题的数量关系，然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。这就需要深厚扎实的数学基础，敏锐的洞察力和想象力，对实际问题的浓厚兴趣

10、和广博的知识面。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领械广泛应用的媒介，是数学科学技术转化的主 要途径，数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视，它已成为现代科技工作者必备的重要能力之。为了适应科学技术发展的需要和培养高质量、高层次科技人才，数学建模已经在大学教育中逐步开展，国内外越来越多的大学正在进行数学建模课程的教学和参加开放性的数学建模竞赛，将数学建模教学和竞赛作为 高等院校 的教学改革和培养高层次的科技人才的个重要方面，现在许多院校正在 将数学建模与教学改革相结合，努力探索更有效的数学建模教学法和培养面向 21 世纪的人才的新思路，与我国高校的其

11、它数学类课程相比，数学建模具有难度大、涉及面广、形式灵活，对教师和学生要求高等特点，数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。为了改变过去以教师为中心、以课堂讲授为主、以知识传授为主的传统教学模式，数学建模课程指导思想是：以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程，提高他们分析问题和解决 问题的能力；提高他们学4 习数学的兴趣和应用数学的意识与能力，使他们在以后的工作中能经常性地想到用数学去解决问题，提高他们尽量利用计算机软件及当代高新科技成果的意识，能将数学、计算机有机地结合

12、起来去解决实际问题。数学建模以学生为主，教师利用一些事先设计好问题启发，引导学生主动查阅文献资料和学习新知识，鼓励学生 积极开展讨论和辩论，培养学生主动探索，努力进取的学风，培养学生从事科研工作的初步能力，培养学生团结协作的精神、形成一个生动活泼的环境和气氛，教学过程的重点是创造一个环境去诱导学生的学习欲望、培养他们的自学 能力，增强他们的数学素质和创新能力，提高他们的数举素质，强调的是获取新知识的能力，是解决问题的过程，而不是知识与结果。接受参加数学建模竞赛赛前培训的同学大都需要学习诸如 数理统计 、最优化、 图论 、 微分方程 、计算方法、神经网络、层次分析法、 模糊数学 ，数学软件包的使

13、用等等 “ 短课程 ” （或讲座），用的学时不多，多数是启发性的讲一些基本的概念和方法，主要是靠同学们自己去学，充分调动同学们的积极性，充分发挥同学们的潜能。培训中广泛地采用的讨论班方式，同学自己报告、讨论、辩论，教师主要起质疑、答疑、辅导的作用 ，竞赛中一定要使用计算机及相应的软件，如 Spss， Lingo，Mapple， Mathematica， Matlab 甚至排版软件等。 （ 4）数学建模的网络教学 随着数学建在生活中作用的突显，网络上也开始出现数学建模网站也日益增多，以供大家学习交流的平台。同时，数学建模网的兴起，提供了一系列的功能，网上报名，赛题发布， BBS 等等。其中一些常

14、用的数学建模网址如： 中国大学生竞赛网汇聚各类大赛资料 () 中国数 学建模网： http:/ 大学生数学建模竞赛（ CUMCM）全国组委会： http:/ 美国大学生数学建模竞赛（ MCM/ICM）官方网站： http:/ 美国华盛顿大学数学建模竞赛网站：http:/www.math.washington.edu/morrow/mcm/mcm.html（英文） 中国科大数学建模站： http:/ 浙江大学数学建模基地： http:/ 山东大学生数学建模网： http:/ 北京交通大学数学建模网： http:/:8080/bjtumcm/ 中华数学竞赛网建模： http:/ 5 美国大学生数学

15、建模竞赛 (MCM & ICM in USA) http:/ 网络教学是一种很易于贴近的教学方式 , 对于年轻人特别容易 接受 , 而且也不受时间和空间的限制 , 易于老师和学生的时间安排 。现在，数学建模在各大高校的盛行，及 为广大数学建模爱好者提供一个认识和学习数学建模方面知识的平台的目的，网络上出现了很多关于数学建模学习和交流的网站。众多网站中，不仅资源丰富，同时具有的交流平台使得学习兴趣更加的浓厚和更有积极性。 2数学建模竞赛系统开发常用工具与技术介绍 （ 1）数据库的选择 SQL Server SQL 是英文 Structured Query Language 的缩写，意思为结构化查

16、询语言。 是一种非过程化、面向集合的数据库语言 5。 SQL 语言的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。按照 ANSI(美国国家标准协会 )的规定， SQL被作为关系型数据库管理系统的标准语言。SQL语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据，从数据库中提取数据等。绝大多数流行的关系型数据库管理系统都采用了 SQL 语言标准。虽然很多数据库都对 SQL语句进行了再开发和扩展，但是包括 Select, Insert, Update, Delete, Create,以及 Drop在内的标准的 SQL命令仍然可以被用来完成几乎所有的数据库操作。 （ 2）开发工具的 选择 Java

17、 Java是一种跨平台的程序设计语言，用来开发运行于网络上的各种应用程序，能够在各种操作系统上运行 6。其 是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的 Java 程序设计语言（以下简称 Java 语言）和 Java 平台的总称。 JAVA 是一种面向对象的语言；一种平台无关的语言，提供程序运行的解释环境；一种健壮的语言，吸收了 C+语言的优点，但去掉了其影响程序健壮性的部分 (如 :指针、内存的申请与释放等 ) 7。 结构化查询语言 (Structured Query Language)最早是 IBM的圣约瑟研究实验室为其关系数据库管理系统 SYSTEM R 开

18、发的一种查询语言，它的前身是 SQUARE语言。 SQL语言结构简洁，功能强大，简单易学，所以自从 IBM公司 1981 年推出以来， SQL语言得到了广泛的应用。如今无论是像 Oracle、 Sybase、 DB2、 Informix、 SQL Server这些大型的数据库管理系统，还是像 Visual Foxpro、 PowerBuilder这些 PC上常用的数据库开发系统，都支持 SQL语言作为查询语言。 （ 3） JSP + JavaBeans + Servlet JSP(Java Server Pages)是由 Sun Microsystems公司倡导、许多公司参与一起建立的一种 动

19、态 网页 技术标准。 其是一种基于 Java 的技术，用于生成动态网页，支持跨平台、跨6 Web服务器 8。 JSP技术有点类似 ASP技术，它是在传统的网页 HTML文件 (*.htm,*.html)中插入 Java 程序段 (Scriptlet)和 JSP 标记 (tag)，从而形成 JSP 文件 (*.jsp)。 但它比基于ASP（ Microsoft Active Server Page）的实现更易于维护和管理 9。 简明扼要地说， JSP是一种用来开发含有动态内容网页的技术。 JSP 技术使用 Java 编程语言编写类 XML 的tags 和 scriptlets，来封装产生动态网页

20、的处理逻辑。网页还能通过 tags 和scriptlets 访问存在于服务端的资源的应用逻辑。 JSP 将网页逻辑与 网页设计 和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使基于 Web 的应用程序的开发变得迅速和容易。 JavaBean 在 JSP 程序中常用来封装事务逻辑、数据库操作以及功能扩展 10。JavaBean 在服务器端应用方面已经表现出了越来越强的生命力。 JavaBean 有许多好的特性。最大的优点是能够一次编写、多次使用而且能够运行在任何 Java 虚拟机能运行的地方。 Servlet是一种服务器端的 Java应用程序，具有独立于平台和协议的特性 ,可以生成动态的 Web页面。

21、 它担当客户请求（ Web浏览器或其他 HTTP客户程序）与服务器响应（ HTTP服务器上的数据库或应用程序）的中间层。 Servlet 是位于 Web 服务器内部的服务器端的Java应用程序，与传统的从命令行启动的 Java应用程序不同， Servlet 由 Web 服务器进行加载，该 Web服务器必须包含支持 Servlet的 Java虚拟机。 利用 Beans 和 Servlet 两种技术的优点 ,采用 J SP 来负责页面的表示形式 ,而采用Servlet 来完成大量的逻辑处理 11。 （ 4）开发模式 MVC MVC 即“模型 -视图 -控制器”（ Model-View-Contro

22、l， MVC） 12。 Model-View-Control 是软件设计的典型结构，它最先在 Smalltalk 中应用，是 1996 年由 Buschmann 提出的。 Web 的开发应用有两种常用的模式 ,即 MVC 开发模式和以 JSP 为中心的开发模式 13。它实现功能模块和显示模块的分离，使得应用程序更加可维护、可扩展、可移植和可复用 14。在这种设计结构下，一个应用体系被分为三个部分： Model、 View 和 Controller，每个部分负责不同的功能。 模型（ Model）：是指对业务数据 /信息的处理模块，包括对业务数据的存取、加工、综合等；维护应用程序的状态和数据，可以

23、接受来自视图的查询并做出响应；同时当模型的数据发生变化时，它把变化通知给视图，视图根据模型的变化来更新自己。 视图（ View）：是指用户界面，绘制和显示模型的数据，提交由控制器提供的数 据。 控制器（ Controller）：它基于应用程序的逻辑更新模型，用于描述 Moder 如何对用户7 的动作做出反应，即处理事件。负责 View 和 Model 之间的流程控制也就是完成两个方向的动作：一是将用户界面（ View）的操作映射到具体的 Model，以完成具体的业务逻辑；二是将通过 Model 处理完的业务数据及时反应到用户界面（ View）上。 （ 5） B/S 架构 B/S 架构 (Bro

24、wser/Server 架构 )即浏览器和服务器结构。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开 发、维护和使用 15。 在这种结构下，用户工作界面是通过 WWW 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（ Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（ Server）实现，形成所谓三层 3-tier 结构。相对于 C/S结构 属于 “ 胖 ” 客户端，需要在使用者电脑上安装相应的操作软件来说，B/S 结构是属于一种 “ 瘦 ” 客户端，大多数或主要的业务逻辑都存在在服务器端，因此， B/S 结构的系统不需要 安装客户端软件，它运行在客户端的浏览器之上，系统升

25、级或维护时只需更新服务器端软件即可，这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（ TCO）。 B/S 结构系统的产生为系统面对无限未知用户提供了可能。当然，与 C/S 结构相比， B/S 结构也存在着系统运行速度较慢，访问系统的用户不可控的弱点。 （ 5） Tomcat Tomcat 是 Apache 软件基金会（ Apache Software Foundation）的 Jakarta 项目中的一个核心项目，由 Apache、 Sun 和 其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了 Sun 的参与和支持，最新的 Servlet 和 JSP 规范总是

26、能在 Tomcat 中得到体现， Tomcat 5 支持最新的 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 规范。因为 Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受 Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的 Web 应用服务器。 Tomcat 很受广大程序员的喜欢，因为它运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的 改进和完善中， 任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入新的功能。 Tomcat 是一个小型的轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JS

27、P 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利用它响应对 HTML 页面的访问请求。实际上Tomcat 部分是 Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行 tomcat 时，它实际上作为一个与 Apache 独立的进程单独运行的。 8 二、 总结部分 本文首先介绍了网络平台在日常工作管理 中的作用，以及数学在当前生活中的重要影响。而数学建模随着时间的发展，在生活中已经扮演了一个不可或缺的角色。同时简单的介绍了数学建模，其应用于生活的实例、所具有的意义以及当前对于数学建模的学习和交流，现今社会上所采用的方法。而对于网站开发，本文

28、接着介绍了相关的开发技术。其中包括了开发语言 JSP、后台数据库 SQL Server、开发模式 MVC等。通过这些具有完善的体系结构和坚实的理论基础的主流开发工具，使得开发的网站具有 低耦合性 、 高重用性和可适用性 、较低的生命周期成本 、 快速的部署 、 可维护性 以及 有利于软件工程化管 理 等特点。 随着技术的发展未来的教学管理系统的发展，管理系统通过网络平台使生活中一些繁琐的事情能跟轻松的完成。生活工作的相关信息通过网络也能达到同样的交流效果，而不用耗费太多的人力物力去完成等同效果的事情。虽然目前管理系统还没有完全渗透进大学的每个方面，但随着技术易实现化和完善化，它会慢慢代替很多生

29、活工作内容，成为重要的一部分。 四、参考文献 1 罗惠平网上报名系统技术实现框架研究 J 科技创业月刊， 2010，（ 4）： 152-153 2 何登旭 , 黄留佳 , 曹敦虔数学建模教学与学习网站的 建设探讨 J广西民族学院学报（自然科学版）， 2004，（ 12）， 49-52 3 沙捷依托校园网的开孜式高校运动会竞赛管理系统 J教育信息化， 2004，（ 6）： 27-29 4 姜启源、谢金星、叶俊数学模型（第三版） M北京：高等教育出版社， 2009： i-ii 5 张俊玲数据库原理与应用 M清华大学出版社， 2009： 204-205 6 刘中兵 Java 研究室 Java 高手真

30、经 .编程基础卷： Java 核心编程技术（ Java 基础 +核心库+图形 +网络 +高级特性） M 北京电子工 业出版社 2006： 3-4 7 叶核亚 Java 2 程序设计实用教程（第 2 版） M北京：电子工业出版社， 2008： P1-13 8 薛文卿 JSP 技术在 Web 开发中的应用 J计算机周刊， 2001，（ 309）： 21-23 9 徐静、孙晨霞等基于 JSP 的网上报名系统的设计 J福建电脑， 2008：（ 9）， 92-114 10 史建成、李萍、王君霞、郑健 JavaBean 在 JSP 开发中的两个典型运用 J福建电9 脑 2008，（ 1）： 174-175 11 史志国 基于 JSP 的教务 管理系统设计 J长春工业大学学报（自然科学版）， 2008，（ 3）： 306-307 12 闫宝华基于 MVC 架构的教务管理系统的设计与实现 J计算机与信息技术， 2008，41-42 13 孙小红等基于 MVC 模式网上报名系统的设计与实现 J中央民族大学学报 (自然科学版 )， 2007： 66-67 14 孙国恩基于 WEB 环境的 MVC 设计模式应用 J大众科技， 2008，（ 1）： 80-81 15 邵检江基于 B/S 架构的全国大学英语考试网上报名系统的设计与实现 J 广东交通职 业技术学院学报 2010，（ 9）： 50-51