本篇将介绍 哈夫曼压缩算法(Huffman compression)
众所周知,计算机存储数据时,实际上存储的是一堆0和1(二进制)。
如果我们存储一段字符:ABRACADABRA!
那么计算机会把它们逐一翻译成二进制,如A:01000001;B: 01000010; !: 00001010.
每个字符占8个bits, 这一整段字符则至少占12*8=96 bits。
但如果我们用一些特殊的值来代表这些字符,如:
图中,0代表A; 1111代表B;等等。此时,存储这段字符只需30bits,比96bits小多了,达到了压缩的目的。
我们需要这么一个表格来把原数据翻译成特别的、占空间较少的数据。同时,我们也可以用这个表格,把特别的数据还原成原数据。
首先,为了避免翻译歧义,这个表格需满足一个条件: 任何一个字符用的值都不能是其它字符的前缀 。
我们举个反例:A: 0; B: 01;这里,A的值是B的值的前缀。如果压缩后的数据为01xxxxxx,x为0或者1,那么这个数据应该翻译成A1xxxxxx, 还是Bxxxxxxx?这样就会造成歧义。
然后,不同的表格会有不同的压缩效果,如:
这个表格的压缩效果更好。
那么我们如何找到 最好的表格 呢?这个我们稍后再讲。
为了方便阅读,这个表格是可以写成一棵树的:
这棵树的节点左边是0,右边是1。任何含有字符的节点都没有非空子节点。(即上文提及的前缀问题。)
这棵树是在压缩的过程中建成的,这个表格是在树形成后建成的。用这个表格,我们可以很简单地把一段字符变成压缩后的数据,如:
原数据:ABRACADABRA!
表格如上图。
令压缩后的数据为S;
第一个字符是A,根据表格,A:11,故S=11;
第二个字符是B,根据表格,B:00,故S=1100;
第三个字符是R,根据表格,R:011,故S=1100011;
如此类推,读完所有字符为止。
压缩搞定了,那解压呢?很简单,跟着这棵树读就行了:
压缩后的数据S=11000111101011100110001111101
记住,读到1时,往右走,读到0时,往左走。
令解压后的字符串为D;
从根节点出发,第一个数是1,往右走:
第二个数是1,往右走:
读到有字符的节点,返回此字符,加到字符串D里。D:A;
返回根节点,继续读。
第三个数是0,往左走:
第四个数是0,往左走:
读到有字符的节点,返回此字符,加到字符串D里。D:AB;
返回根节点,继续读。
第五个数是0,往左走:
第六个数是1,往右走:
第七个数是1,往右走:
读到有字符的节点,返回此字符,加到字符串D里。D:ABR;
返回根节点,继续读。
如此类推,直到读完所有压缩后的数据S为止。
压缩与解压都搞定了之后 我们需要先把原数据读一遍,并把每个字符出现的次数记录下来。如:
ABRACADABRA!中,A出现了5次;B出现了2次;C出现了1次;D出现了1次;R出现了2次;!出现了1次。
理论上,出现频率越高的字符,我们给它一个占用空间越小的值,这样,我们就可以有最佳的压缩率
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最后我想说:
对于程序员来说,要学习的知识内容、技术有太多太多,要想不被环境淘汰就只有不断提升自己,从来都是我们去适应环境,而不是环境来适应我们
技术是无止境的,你需要对自己提交的每一行代码、使用的每一个工具负责,不断挖掘其底层原理,才能使自己的技术升华到更高的层面
Android 架构师之路还很漫长,与君共勉
手打的,你最好编译一下以免我哪里敲错了 (百度不能显示行首空格真是不爽) //哈夫曼树和~编码的存储表示 typedef struct{ unsigned int weight;//权值 unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode, *HuffmanTree;//动态分配数组存储哈夫曼树 typedef char * *HuffmanCode;//动态分配数组存储哈夫曼编码表 void HoffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n){ //w存放n个字符的权值(均>0),构造哈夫曼树HT,并求出n个字符的哈夫曼编码HC if (n<=1) return; m=2*n-1; HT=(HuffmanTree) malloc ((m+1)*sizeof(HTNode));//0号单元未采用 for (p=HT,i=1;i<=n;++i,++p,++w) *p={*w,0,0,0}; for (;i<=m;++i;++p) *p={0,0,0,0} for (i=n+1;i<=m;++i){//建哈夫曼树 //在HT[1..i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点编号分别为s1,s2 Select(HT,i-1,s1,s2); HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i; HT[i].lchild=s1;Ht[i].rchild=s2; HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight; } //从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码 HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));//分配n个字符编码的头指针向量 cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间 cd[n-1]="\0";//编码结束符 for (i=1;i<=n;++i){//逐个字符求哈夫曼编码 start=n-1;//编码结束符位置 for (c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//从叶子逆向向根求编码 if (HT[f].lchild==c) cd[--start]="0"; else cd[--start]="1"; HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));//为第i个字符编码分配空间 strcpy(HC[i],&cd[start]);//从cd复制编码(串)到HC } free(cd);//释放工作空间 }//HuffmanCoding
typedef struct{ unsigned int weight;//权值 unsigned int parent,lchild,rchild; }HTNode, *HuffmanTree;//动态分配数组存储哈夫曼树 typedef char * *HuffmanCode;//动态分配数组存储哈夫曼编码表 void HoffmanCoding(HuffmanTree &HT,HuffmanCode &HC,int *w,int n){ //w存放n个字符的权值(均>0),构造哈夫曼树HT,并求出n个字符的哈夫曼编码HC if (n<=1) return; m=2*n-1; HT=(HuffmanTree) malloc ((m+1)*sizeof(HTNode));//0号单元未采用 for (p=HT,i=1;i<=n;++i,++p,++w) *p={*w,0,0,0}; for (;i<=m;++i;++p) *p={0,0,0,0} for (i=n+1;i<=m;++i){//建哈夫曼树 //在HT[1..i-1]选择parent为0且weight最小的两个结点编号分别为s1,s2 Select(HT,i-1,s1,s2); HT[s1].parent=i;HT[s2].parent=i; HT[i].lchild=s1;Ht[i].rchild=s2; HT[i].weight=HT[s1].weight+HT[s2].weight; } //从叶子到根逆向求每个字符的哈夫曼编码 HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char *));//分配n个字符编码的头指针向量 cd=(char *)malloc(n*sizeof(char));//分配求编码的工作空间 cd[n-1]="\0";//编码结束符 for (i=1;i<=n;++i){//逐个字符求哈夫曼编码 start=n-1;//编码结束符位置 for (c=i,f=HT[i].parent;f!=0;c=f,f=HT[f].parent)//从叶子逆向向根求编码 if (HT[f].lchild==c) cd[--start]="0"; else cd[--start]="1"; HC[i]=(char *)malloc((n-start)*sizeof(char));//为第i个字符编码分配空间 strcpy(HC[i],&cd[start]);//从cd复制编码(串)到HC } free(cd);//释放工作空间 }//HuffmanCoding
对啊,楼主说的对。哈夫曼树的度不能为0或2,绝对不可能为1的。这和度的定义及哈夫曼树的定义有关。结点的度是指该结点所具有的非空子树数。一棵树的度是指该树中结点的最大度树。例如:A B C则A结点度为2.而哈夫曼树是最优二叉数,二叉数的度数且每个结点必有二个度除根结点外。楼主把哈夫曼树的定义认真读一下就知道了。
#include
哈夫曼树的定义是构造一棵最短的带权路径树,所以这种树为最优二叉树。最优二叉树的度只有0或者2。
给定N个权值作为N个叶子结点,构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度达到最小,称这样的二叉树为最优二叉树,也称为哈夫曼树。哈夫曼树是带权路径长度最短的树,权值较大的结点离根较近。
扩展资料:
1951年,当霍夫曼在麻省理工学院攻读博士学位时,他和他的学生们在一门信息理论课程上必须选择是完成一篇学期论文还是参加期末考试。
导师罗伯特·法诺的学期论文题目是:找到最有效的二进制代码。由于无法证明哪些现有代码是最有效的,霍夫曼放弃了对现有代码的研究,转向了新的探索。最后,他发现了基于有序频率的二叉树编码的思想,并很快证明了这种方法是最有效的。
树的带权路径长度,就是树中所有的叶结点的权值乘上其到根结点的路径长度(若根结点为0层,叶结点到根结点的路径长度为叶结点的层数)。
树的路径长度是从树根到每一结点的路径长度之和,记为WPL=(W1*L1+W2*L2+W3*L3+...+Wn*Ln),N个权值Wi(i=1,2,...n)构成一棵有N个叶结点的二叉树,相应的叶结点的路径长度为Li(i=1,2,...n)。可以证明哈夫曼树的WPL是最小的。
这句话是错的。书上说过是带权路径最短的二叉树,以树表达与以二叉树表达完全不同。
在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为1,则从根结点到第L层结点的路径长度为L-1。
结点的权及带权路径长度若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。结点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积。
扩展资料:
哈夫曼树也可以是k叉的,只是在构造k叉哈夫曼树时需要先进行一些调整。构造哈夫曼树的思想是每次选k个权重最小的元素来合成一个新的元素,该元素权重为k个元素权重之和。但是当k大于2时,按照这个步骤做下去可能到最后剩下的元素少于k个。
对给定的n个权值构造k叉哈夫曼树时,可以先考虑增加一些权值为0的叶子节点,使得叶子节点总数为(k-1)nk+1这种形式,然后再按照哈夫曼树的方法进行构造即可。
问题一:请提供几份毕业论文指导老师评阅意见(评语) 问题二:毕业论文评阅老师评语 该生在毕业论文(设计)工作期间态度认真,工作积极主动,骸勤率高,能正确提出实验方案;实验量较大,实验难度大,工作中有较强的创新意识;专业基础理论扎实,基本上完成了毕业论文任务书所规定的任务. 问题三:导师对答辩后论文修改的审查意见怎么写 示例一 题目:基于遗传算法的混合需求VRP问题优化研究 评价内容 评价指标 开题报告 能独立查阅文献和从事其他调研;能正确翻译外文资料;能较好提出课题的开题报告;综合分析的正确性和设计、计算的正确性;论证的充分性 业务水平 有扎实的基础理论知识和专业知识;能正确设计实验方案(或正确建立数学模型、机械结构方案);独立进行实验工作;能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题;能正确处理实验数据;能对课题进行理论分析,得出有价值的结论;有较好的专业外语水平 论文质量 综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值;计算及测试结果准确;工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解; 工作量、工作态度 按期完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实 导师评语 论文介绍了送货问题和取货问题同时存在的混合需求VRP问题,并设计了相应的遗传算法,通过C编程进行实验,试验结果表明所设计的遗传算法是可行和有效的。论文选题有一定的理论价值和实际意义,结构合理,逻辑清晰,格式较规范。 示例二 题目:供应链风险形成机理及防范对策研究 评价内容 评价指标 能独立查阅文献和从事其他调研;能正确翻译外文资料;能较好提出课题的开题报告;综合分析的正确性和设计、计算的正确性;论证的充分性 业务水平 有扎实的基础理论知识和专业知识;能正确设计实验方案(或正确建立数学模型、机械结构方案);独立进行实验工作;能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题;能正确处理实验数据;能对课题进行理论分析,得出有价值的结论;有较好的专业外语水平 论文质量 综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值;计算及测试结果准确;工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解; 工作量、工作态度 按期完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实 导师评语 该生论文选题新颖,条理清楚,结构明确,重点突出。文章在对国内外有关供应链风险管理的研究现状进行评述的基础上,分析了供应链风险产生的机理并对其分类,最后针对供应链风险提出了几点预防和控制措施。 在论文撰写期间,该生能够认真遵守学院的各项规章制度,按时提交论文初稿,虚心听取指导老师的意见和建议,并及时认真修改。态度端正,表现良好。 问题四:论文指导老师和评阅老师有什么区别 指导老师全程指导论文写作直至定稿,评阅老师仅就定稿的论文进行评述,给予评价并提出修改意见 问题五:本科生论文指导老师评审意见怎么写 我整理好发送你。 问题六:帮导师评审论文,评审通过的意见怎么写 主题词是用来描述文献资料主题和给出检索文献资料的一种新型的情报检索语言词汇,正是由于它的出现和发展,才使得情报检索计算机化(计算机检索)成为可能。主题词是指以概念的特性关系来区分事物,用自然语言来表达,并且具有组配功能,用以准确显示词与词之间的语义概念关系的动态性的词或词组。 问题七:评阅老师评语对论文答辩有影响吗 1.文献综述是要求学生对所进行的课题搜集大量情报资料后综合分析而写出的一种学术论文。其特点“综”是要求对文献资料进行综合分析、归纳整理,使材料更加精练明确、更有逻辑层次;“述”就是要求对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的描述和评价。 2.文献综述中引用的中外文资料,内容必须与课题或专业方向紧密相关,理工类不得少于10篇,其它不少于12篇。 3.文献综述不少于2000字。其所附注释、参考文献格式要求同正文。 文献综述的评阅 评阅要求:应根据学校“文献综述要求”,对学生的文献综述内容的相关性、阅读数量以及综述的文字表述情况等作具体的评价。 指导教师的评语: 该生通过大量搜集和查阅文献资料,对与板坯结晶器内钢液流场/连铸中间包控流装置相关的国内外前人工作较好地进行了综合分析和归纳整理,并针对某一学者具体的研究工作进行了比较专门的、全面的、深入的和系统的描述与评价,语言简洁,层次清楚。达到了学校“文献综述要求”。 问题八:学位论文的评审意见怎么写 我以前的博士论文,评阅人就是根据我论文里的摘要写的,精炼一下就OK了。评阅书里面应该有自己写的创新点,你可以参照写一下。leonshane(站内联系TA)首先对这篇论文进行简单概括,指出其主要线索:研究目标、方法、意义、创新等,然后指出一两个最大的问题,如果其问题的确是致命的话,那么久建议修改。你写完你导师会帮你把关的,如果他不看,建议你申请换导师。。。shuoyeb(站内联系TA)一、概况评价项目:论文的创新性成果论文的学术价值及应用价值论文反映出作者的基础理论和专门知识水平论文写作论文总体评价二、综合所有评阅人对论文的学术评语(选题的意义,论文的创新性成果,学术价值及应用价值,实验结果和计算数据的合理性及可靠性等)……三、论文中存在的问题、不足及意见或建议1. 评议人认为第*章第*节****中有****的问题*****。2. ……lbh535(站内联系TA)评审意见应点面结合。面就是总体概况,而点则至少体现评阅人有没有仔细看内容。现在好多论文评审一审就是一大批,特别是社会科学方面的,评阅意见都写些泛泛而谈的东西,感觉评阅人就没太仔细看。qiuqu_200212(站内联系TA)建议答辩,然后简单写些评语即可。k10001(站内联系TA)还有一段八股:论文表明,***在所研究领域掌握了坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,具备了(很强的)独立从事科学研究工作的能力,论文(具有创新性,)达到了博士论文学术水平。建议组织博士学位论文答辩。nono2009(站内联系TA)评阅表中有提示的,按提示要求的几项内容写评阅意见即可。songjm12(站内联系TA)好好阅读评审书前两页要求部分 写好评语就行了yuffey(站内联系TA)研究问题清晰不,研究目标明确不,方法得当不,结果明显不?工作量饱满不,内容充实不?等等最好的方法是,找个以前的博士论文,抄写抄写。八股文~~
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运用分治策略解决的问题一般来说具有以下特点:1、原问题可以分解为多个子问题这些子问题与原问题相比,只是问题的规模有所降低,其结构和求解方法与原问题相同或相似。2、原问题在分解过程中,递归地求解子问题由于递归都必须有一个终止条件,因此,当分解后的子问题规模足够小时,应能够直接求解。3、在求解并得到各个子问题的解后应能够采用某种方式、方法合并或构造出原问题的解。不难发现,在分治策略中,由于子问题与原问题在结构和解法上的相似性,用分治方法解决的问题,大都采用了递归的形式。在各种排序方法中,如归 并排序、堆排序、快速排序等,都存在有分治的思想 。
一、动态规划的基本思想在比较基本的算法设计思想里,动态规划是比较难于理解,难于抽象的一种,但是却又十分重要。动态规划的实质是分治思想和解决冗余,因此它与分治法和贪心法类似,它们都是将问题的实例分解为更小的、相似的子问题,但是动态规划又有自己的特点。贪心法的当前选择可能要依赖于已经作出的选择,但不依赖于还未做出的选择和子问题,因此它的特征是由顶向下,一步一步地做出贪心选择,但不足的是,如果当前选择可能要依赖子问题的解时,则难以通过局部的贪心策略达到全局最优解。相比而言,动态规划则可以处理不具有贪心实质的问题。在用分治法解决问题时,由于子问题的数目往往是问题规模的指数函数,因此对时间的消耗太大。动态规划的思想在于,如果各个子问题不是独立的,不同的子问题的个数只是多项式量级,如果我们能够保存已经解决的子问题的答案,而在需要的时候再找出已求得的答案,这样就可以避免大量的重复计算。由此而来的基本思路是,用一个表记录所有已解决的子问题的答案,不管该问题以后是否被用到,只要它被计算过,就将其结果填入表中。比较感性的说,其实动态规划的思想是对贪心算法和分治法的一种折衷,它所解决的问题往往不具有可爱的贪心实质,但是各个子问题又不是完全零散的,这时候我们用一定的空间来换取时间,就可以提高解题的效率。二、动态规划的基本步骤动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中,可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值,我们希望找到具有最优值(最大值或最小值)的那个解。设计一个动态规划算法,通常可以按以下几个步骤进行:(1)找出最优解的性质,并刻画其结构特征。(2)递归地定义最优值。(3)以自底向上的方式计算出最优值。(4)根据计算最优值时得到的信息,构造一个最优解。其中(1)——(3)步是动态规划算法的基本步骤。在只需要求出最优值的情形,步骤(4)可以省去。若需要求出问题的一个最优解,则必须执行步骤(4)。此时,在步骤(3)中计算最优值时,通常需记录更多的信息,以便在步骤(4)中,根据所记录的信息,快速构造出一个最优解。三、典型的动态规划举例——矩阵连乘问题作为经典的动态规划算法举例,矩阵连乘问题很好地展现了动态规划的特点和实用价值。给定n个矩阵{A1,A2,...,An},其中Ai与Ai+1是可乘的,i=1,2,...n-1。现在要计算这n个矩阵的连乘积。由于矩阵的乘法满足结合律,所以通过加括号可以使得计算矩阵的连乘积有许多不同的计算次序。然而采用不同的加扩号方式,所需要的总计算量是不一样的。若A是一个p*q矩阵,B是一个q*r矩阵,则其乘积C=AB是一个p*r矩阵。如果用标准算法计算C,总共需要pqr次数乘。现在来看一个例子。A1,A2,A3分别是10*100,100*5和5*50的矩阵。如果按照((A1A2)A3)来计算,则计算所需的总数乘次数是10*100*5+10*5*50=7500。如果按照(A1(A2A3))来计算,则需要的数乘次数是100*5*50+10*100*50=75000,整整是前者的10倍。由此可见,在计算矩阵连乘积时,不同的加括号方式所导致的不同的计算对计算量有很大的影响。如何确定计算矩阵连乘积A1A2,...,An的一个计算次序,使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少便成为一个问题。对于这个问题,穷举法虽然易于入手,但是经过计算,它所需要的计算次数是n的指数函数,因此在效率上显得过于低下。现在我们按照动态规划的基本步骤来分析解决这个问题,并比较它与穷举法在时间消耗上的差异。(1)分析最优解的结构。现在,将矩阵连乘积AiAi+1...Aj简记为A[i:j]。对于A[1:n]的一个最优次序,设这个计算次序在矩阵Ak和Ak+1之间将矩阵链断开(1<=k
《论算法设计中的分治与增量》
分治法,字面意思是“分而治之”,就是把一个复杂的1问题分成两个或多个相同或相似的子问题,再把子问题分成更小的子问题直到最后子问题可以简单地直接求解,原问题的解即子问题的解的合并,这个思想是很多高效算法的基础。
图一
例如排序算法(快速排序,归并排序),傅里叶变换(快速傅里叶变换)等。
分治法的基本思想:将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之。
可以使用分治法求解的一些经典问题
二分搜索
图二
大整数乘法
Strassen矩阵乘法
棋盘覆盖
合并排序
快速排序
线性时间选择
最接近点对问题
循环赛日程表
汉诺塔
比如可以通过springmvc, spring, mybatis写一套二手交易平台, 自己把分类改一下完全满足毕设要求
这个是我写的二手平台, 看起来还不错吧, 大概设计了十几个表, 能够在后台进行商品管理分类管理,登陆注册, 加入购物车等功能~可以参考一下
像这类信息管理系统还有很多, 比如你还可以做一个电商系统, 或者在线考试系统, 在线组卷系统等等, 用的技术框架差不多, 基于成品能很快的做出来
工科生一般有一个毕业设计,做一个项目,同时需要写一个论文也就是毕业论文讲述设计工作中做了什么,为什么做,得到了什么结论等理论性的东西。文史哲以及经济等和理科生一般都是需要写一个论文,阐述清楚以及涉猎的学科研究方向中的理论,突破,收获等。大致这样吧
1 前言 4 目的 4 范围 4 有关本系统中的定义 4 2 资料引用 4 3 设计思路 4 数据层设计 5 user_book表的触发器 5 用户续借图书的存储过程 6 到期催还表的视图 7 数据链接层设计 8 UserBook Entity Bean设计 9 UserConsumer Entity Bean设计 10 UserLogBook Entity Bean设计 11 数据逻辑层设计 12 TheBook Session Bean设计 13 TheUser Session Bean设计 14 TheLog Session Bean设计 15 网络应用层设计 15 CheckValue bean 16 EnCode bean 16 JDBCBean bean 16 Rank bean 16 SetUp bean 16 SplitPage bean 17 UserLogin bean 17 SearchBook bean 17 SearchDeadline bean 17 ValidateIMG servlet 17 GetDelete servlet servlet 17 GetBookSubmit servlet 18 GetUserSubmit servlet 18 GetRenewBook servlet 18 GetBorrowBook servlet 18 GetReturnBook servlet 18 4 程序架构 18 程序组织结构 18 功能权限划分 20 WEB程序/页面设计 21 本系统实现的功能 22 5 任务分工 22 1 前言 目的 本文档详细描述了图书管理系统的设计,主要是为开发人员提供,使其对本项目的构建和维护有深入的了解。 范围 本文档的描述只针对图书管理系统的版本。 有关本系统中的定义 以下是本说明书中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组: 术语或缩写 定义与描述 booksManager 本系统的名称 Reader 系统权限:普通读者 BookAdmin 系统权限:图书管理员 UserAdmin 系统权限:用户管理员 SuperAdmin 系统权限:超级管理员(系统管理员) Undergraduate 系统用户角色:本科生 Graduate 系统用户角色:研究生 Teacher 系统用户角色:教师 2 资料引用 清华大学《应用软件平台与核心技术》讲义 顾明 清华大学《应用软件平台与核心技术》助教文档 张伟业、魏岚、陈勇、林彩荣 《精通EJB(第二版)》 《J2EE应用与BEA Web Logic Server》,刑国庆等译,电子工业出版社 《设计模式——可复用面向对象软件的基础》,Erich Gamma等,机械工业出版社 3 设计思路 本系统严格按照4层结构设计,分为数据层(SQL server),数据链接层(entity bean),数据逻辑层(session bean),网络应用层(java bean, java servlet, java serverpage)。 四层之间完全独立,可以部署在四台服务器上运行,体现了分布式应用的思想。 数据层的功能严格来说是实现基本的数据存储(逻辑处理功能应该全部交给CMP管理),但因为学习原因,在数据库中也用到了一些逻辑处理,如使用了存储过程+系统级临时表处理读者续借图书的功能、使用触发器防止未还书的用户和未归还的图书被注销以及使用视图检测借书记录实现到期催还功能。 数据链接层实现了和数据库的连接,作用在于屏蔽数据库和平台之间的差异,做到底层无关性。本层利用了模糊查找、多表映射、Relationship等技术,通过find,select方法数据的查找功能,抛出聚集对象或远程接口对象给下一层。 数据逻辑层实现了对数据的逻辑处理,例如将远程接口对象转化为值对象、将聚集对象转化为值对象向量、利用日期类完成查找两个特定日期之间的记录等相对复杂的计算。 网络应用层完成页面跳转和页面显示等应用功能,还有一些附加功能如:图片验证,登录验证,等级控制,代码过滤,分页控制,输入值检测、借书日志打印、系统运行日志记录以及系统设置等。(使用了JDBC实现存储过程和模糊查找图书的功能) 数据层设计 数据库表 表名 功能描述 user_consumer 记录了用户的所有信息 user_book 记录了图书的所有信息 user_logBook 记录了用户使用本系统的信息,保留了所有的借书记录,可作为系统日志和报表资料 user_book表的触发器 用到的触发器之一,作用:如果要注销的图书被外借没有归还,则回滚此删除操作。 CREATE TRIGGER bookhavelog ON FOR DELETE AS declare @bookISBN varchar(50) select @bookISBN=book_ISBN from deleted if exists(select * from user_logBook where logb_book_ISBN=@bookISBN and logb_backdate is null) begin rollback return end 用户续借图书的存储过程 利用存储过程实现用户续借图书的逻辑操作,根据用户的当前信息判断其是否有续借的权限,并把处理结果输出到临时表中去。 CREATE PROCEDURE user_renew_book @xxxparm int AS CREATE TABLE ##temp(statement varchar(50)) DECLARE @username varchar(50) SET @username=(select logb_cons_username from user_logBook where ID=@xxxparm) IF @username is null BEGIN INSERT INTO ##temp VALUES ('The ID is not EXIST') RETURN END DECLARE @timelimit int SET @timelimit=(select logb_timelimit from user_logBook where ID=@xxxparm) DECLARE @renewday int SET @renewday=(select cons_maxday from user_consumer where cons_username=@username) DECLARE @maxrenew int SET @maxrenew=(select cons_maxrenew from user_consumer where cons_username=@username) IF (@renewday*@maxrenew)>=@timelimit BEGIN update user_logBook set logb_timelimit=logb_timelimit+@renewday where ID=@xxxparm --update user_consumer set cons_maxrenews=cons_maxrenews-1 where cons_username=@username INSERT INTO ##temp VALUES ('renew successful') RETURN END ELSE BEGIN INSERT INTO ##temp VALUES ('You are not allowed to renew the book') RETURN END GO 到期催还表的视图 利用DATEDIFF,DATEADD,CAST,GETDATE等函数从借书记录表中计算出到期的记录,然后根据此记录找出相应的读者信息,在网页上以email形式催还。 CREATE VIEW AS SELECT TOP 100 PERCENT , , DATEADD([day], , CAST( AS datetime)) AS deadline_date, GETDATE() AS now_date, , , , , , , , , , , , FROM INNER JOIN ON = INNER JOIN ON = WHERE (DATEDIFF([day], DATEADD([day], , CAST( AS datetime)), GETDATE()) >= 0) AND ( IS NULL) ORDER BY DESC 数据链接层设计 entity bean UserBook Entity Bean设计 userbook remotehome接口 方法 描述 findAllBook 得到所有的图书信息 findByISBN 通过图书的书号得到图书的信息 findSearcher 利用关键字模糊查找图书信息 selectUserByBookISBN (userbook remote) 利用select方法实现多表相关的查找 findSearcher实现模糊查找的代码: select object(p) from UserBook as p where like concat(concat('%',?1),'%') or like ?1 or like ?1 or like ?1 or like ?1 or like concat(concat('%',?1),'%') or like ?1 UserConsumer Entity Bean设计 UserConsumer remotehome接口 方法 描述 findAllUser 查找所有的用户信息 findByUsername 通过用户名查找用户信息 findSearcher 利用关键字模糊查找用户信息 selectBookByUsername (userconsumer remote) 利用select方法实现多表相关的查找 findSearcher实现模糊查找的代码: select object(p) from UserConsumer as p where like concat(concat('%',?1),'%') or like ?1 or like concat(concat('%',?1),'%') or like ?1 or like ?1 UserLogBook Entity Bean设计 UserLogBook remotehome接口 方法 描述 findallbybookISBN 查找此书所有的借阅记录 findbybookISBN 查找此书当前的借出记录 findallbyusername 查找此用户所有的借阅记录 findbyusername 查找此用户当前的借出书记录 findbacklog 得到所有已经归还图书的借书记录 findoutlog 得到所有尚未归还图书的借书记录 findbyID 通过记录流水号查找借书记录 findlogbyday 查找某一日期的借书记录 (模糊匹配,例如提交“2004-5”可得到最终记录时间——借阅或归还在2004年5月份的所有借书记录) findallog 得到所有的借书记录 FindLogByDay通过模糊匹配得到一组最终记录时间的代码: select object(p) from UserLogBook as p where ( is null and like concat(concat('%',?1),'%') ) or ( is not null and like concat(concat('%',?1),'%') ) 数据逻辑层设计 session bean TheBook Session Bean设计 TheBook bean 实现图书的增删改查以及模糊搜索、通过书查读者等功能 方法内部实现所有的逻辑处理和转化,返回到远程接口值对象或值对象向量 TheUser Session Bean设计 TheUser bean 实现用户(读者)的增删改查以及模糊搜索、通过读者查书等功能 方法内部实现所有的逻辑处理和转化,返回到远程接口值对象或值对象向量 TheLog Session Bean设计 TheLog bean 主要实现对日志(借书记录)的各项操作,提供多种获得日志的方法(按读者、按图书、按日期、按借还状态等),方法内部实现所有的逻辑处理和转化,返回到远程接口值对象或值对象向量,另外还有如下方法: 方法 功能 public boolean userBorrowBook(String username, String bookISBN) 以一个事务封装读者借书的所有逻辑操作,借书成功返回真值,无法借书返回假值,调用enCode bean对中文进行转码 public boolean userReturnBook(String logbid) 以一个事务封装读者还书的所有逻辑操作,即实现使一笔借书记录销账的功能,调用enCode bean对中文进行转码 public Vector showLogBetweenDays(String dayBegin, String dayEnd) 返回两个日期之间的所有日志,主要利用Calendar类实现 网络应用层设计 本层本着面向对象思想的封装性、数据模糊性、可重用性等原则设计。 本着系统运行错误在系统中打印()、用户输入和误操作错误导向友好的错误处理页并给出友好的提示的错误处理原则。 每次对会话bean的调用写入系统运行日志文件,默认路径是C:\\。 CheckValue bean 封装多个静态方法。 可以用于检测某表中某个字段是否已经存在某个值(可用于检测重名用户、重号图书)、检测用户名合法性、检测密码合法性、检测年龄合法性、检测电子邮件合法性、检测数字合法性、检测日期合法性等。 EnCode bean 封装编码转码工作: html显示转码,例如:将<转为<,将>转为&rt;,将数据库中的换行转为html中的换行等等,这样可以屏蔽用户提交文本中的可执行代码。 可重载的中文转码。 密码的加密和解密编码。 JDBCBean bean 封装所有的数据库操作。包括一个带结果集返回的SQL执行方法和一个不带结果集返回的SQL执行方法。 Rank bean 封装4种权限(普通读者、用户管理员、图书管理员、系统管理员)的页面访问,相当于页面加锁功能。 SetUp bean public static String title="SuperLibrary";//系统名称 public static String dbS="booksManagerDS";//数据库的JNDI名 public static String errorPage="";//友好的错误处理页,用get方法传递出错原因 public static String homePage="";//默认首页 //权限------------------------------------------------------------------------- public static String Reader="Reader";//读者 public static String UserAdmin="UserAdmin";//用户管理员 public static String BookAdmin="BookAdmin";//图书管理员 public static String SuperAdmin="SuperAdmin";//系统管理员 //等级------------------------------------------------------------------------- public static String Undergraduate="Undergraduate";//本科生 public static int UndergraduateRenew=1;//本科生可续借的次数 public static int UndergraduateMaxday=30;//本科生一次可借的天数 public static String Graduate="Graduate";//研究生 public static int GraduateRenew=2;//研究生可续借的次数 public static int GraduateMaxday=45;//研究生一次可借的天数 public static String Teacher="Teacher";//教师 public static int TeacherRenew=3;//教师可续借的次数 public static int TeacherMaxday=60;//教师一次可借的天数 //---------------------------------------------------------------------------- public static int rsPerPage=5;//每页显示记录的数量 public static int minBooks=4;//系统默认的最小借书数 SplitPage bean 将数据记录分页的逻辑实现和页面显示(最简,可在外部由样式表美化)封装在一个bean中,重用时实际只需要传递一个记录集数量的为参数即可,可重用。一般作为session级java bean在页面中被调用,在会话中保存用户对此页面的访问状态,在会话结束之前始终记忆用户访问此页对应的页码。 UserLogin bean 将用户登录的逻辑实现和页面显示(最简,可在外部由样式表美化)封装在一个bean中,包括对用户各种登录情况的处理,可重用。 SearchBook bean 利用JDBC实现模糊查找和按指定类别精确查找图书的功能。 SearchDeadline bean 利用JDBC调用视图实现到期图书的催还功能。 ValidateIMG servlet 动态生成含有随机验证码的图片,在生成图片的同时将验证码写入session中,与用户的登录输入比较。可有效的防止机器人登录。 GetDelete servlet servlet 处理图书、用户、日志的注销操作,根据返回值进行相应页面的跳转。 GetBookSubmit servlet 处理图书的入库和图书信息的修改,根据返回值进行相应页面的跳转。 GetUserSubmit servlet 处理用户的注册和用户信息的修改,根据返回值进行相应页面的跳转。 GetRenewBook servlet 处理用户续借图书的请求(JDBC调用存储过程实现),从系统临时表中读取状态值,根据状态值进行相应页面的跳转。 GetBorrowBook servlet 处理用户的借书请求,将用户借书限额已满、库存为零等错误导向友好的错误页,如果借书成功则跳转到图书信息页面,并给与相应的提示。 GetReturnBook servlet 处理用户的还书请求,如果还书成功则跳转到用户的借书记录页面,并给与相应的提示。 4 程序架构 程序组织结构 说明:图书搜索和用户登录看作系统外部功能,通过JDBC直接调用数据库,其中用户登录模块封装在一个java bean中,可重用。另外,用户续借图书是通过存储过程实现,从而绕过了使用CMP技术管理事务的实体bean。 本系统其余程序的组织结构严格按照下图实现: 程序组织结构图 功能权限划分 站点页面地图 权限名称 系统定义字符 权限 可访问页面 普通读者 Reader 查看自己的信息(还书、续借); 修改自己的信息; 查看图书(借书); userModify userView booklist 图书管理员 BookAdmin 拥有普通读者的权限; 图书的增删改查; 到期催还; userModify userView booklist bookAdder bookModify deadline 用户管理员 UserAdmin 拥有普通读者的权限; 用户的增删改查; userModify userView booklist userRegister userModify userList 系统管理员 SuperAdmin 拥有图书管理员和用户管理员的权限; 查看系统日志; 删除系统日志; 系统设置; 包括(系统设置,利用application级java bean控制整个应用程序)在内的所有页面 WEB程序/页面设计 利用代码关闭客户端的输入法,实现用户名、密码不能出现中文的问题。 利用onfocus=() onmouseover=()代码使文本框自动吸附获得焦点,方便用户输入。 利用WMODE="transparent"参数使flash的背景透明,更好的融入网页。 在每页中,利用代码: 嵌入上下导航条,使网站导航明确,方便用户浏览。 在网页头部加入代码: 使客户端不缓存网页,保证了客户每次浏览该页都从服务器获得最新的版本,以求正确显示。 提供智能搜索(获得尽可能多的匹配)和精确搜索(获得尽可能精确的匹配)图书,服务器端编程都采用模糊查找的方式。 在客户端用javascript对表单提交进行第一次验码,通过后提交到服务器端,再进行第二次验码,验码包括:用户名是否重复、年龄是不是合适的数字,两次密码输入的是否一致、电子邮件是否合法、密码是否太短、用户名是否太短、用户名密码是否为空等等。 利用随机生成JPG图片验证码的方法,防止机器人登录。 在页面中使用session级java bean实现分页,在会话中保存用户对此页面的访问状态,在会话结束之前始终记忆用户访问此页对应的页码。 在页面中使用application级java bean实现安全的系统设置,当服务器启动后,即可对系统运行参数进行应用程序级的设置,只要服务器不关闭,此设置始终有效且作用于所有用户,如果设置不慎造成系统错误或想恢复系统默认设置,则只需重新启动服务器即可。 在对会话bean的调用包ejbClient中,创建系统运行日志,通过包中的writeF类写入web服务器的C:\\中,可做查询用。 本系统实现的功能 确定图书的基本信息,有书名、作者、出版日期、当前借阅状态等属性 系统的使用者包括读者、图书管理员、用户管理员、系统管理员四种 读者可以查询图书;图书管理员可以完成图书管理、借阅管理;读者管理员可以完成读者管理的功能;系统管理员可以使用系统的所有功能 图书管理:新书登记,图书查询,图书注销; 借阅管理:借书,还书,查询到期读者 读者管理:增加读者、删除读者、查询读者、读者类别管理(设置研究生,本科生,教师的可借册数,可借天数,可续借次数等) 系统管理:系统管理员使用,包括用户权限管理(增加用户,删除用户,密码修改等),系统借书日志,系统运行日志,系统设置等功能 页面输入有验码,密码存取有加密 图书到期催还 体现分层设计思想,使用MVC架构 实现了多个Beans,Bean之间实现了对应的关系 使用了EJB QL,事务控制等 使用了jsp->sessionBean->entityBean->数据库模式 数据库使用了触发器和存储过程等一些高级技术
你的理解错误了。 jsp+servlet+javabean只是MVC的model2,mvc的model1是jsp+javabean。 这三个加在一起组成Web层。 J2EE的三层是web层,业务层和数据层。 jsp+servlet+javabean只是web层的一个解决方案。当然你可以使用struts2代替。