软件工程计算机 基于python的图书管理系统设计与实现

绪论1.1研究背景随着计算机技术的不断进步，电子信息化飞速发展，人类技术进入了信息时代，在社会生活的方方面面，计算机技术有着不同的衍生变化及发展，在信息管理方面更是极其优秀的工具，技术的不断发展从根本上改变了人们对信息的管理途径。图书馆作为信息资源的聚集地，随着时间不断推移，图书馆书籍数量持续增加，图书资料的管理难度也不断提高，以往的图书管理工作，都是借由人力进行繁杂的重复性工作，图书馆工作人员是点对点的，一点对多点的工作，需要手工记录图书馆所收纳的书籍的资料，包括书名、作者、出版社、出版日期及所藏书的数目等信息，还需要手动进行图书的借阅与归还操作，并且被要求不断跟踪未归还书籍的借阅和归还日期，日常工作中还有其他种种琐碎的情况需要处理，这不仅工作量大，极大的浪费了图书管理人员的人力资源，而且因为手工的局限性，管理方式存在滞后性，读者借阅图书和归还图书记录难以循迹，同时读者的个人信息极易泄露，对个人隐私没有保障，而且容易因为疲劳而有很大的机率产生错误。所以运用先进的计算机科学技术，引入集成管理系统，开发一套行之有效的运用计算机科学技术来进行图书管理工作的图书信息管理系统是大势所趋，这是很有必要的。在当今发展迅速的科技社会来说，这一切问题迎刃而解，计算机技术例如mysql数据库和网络协议技术等有广泛的发展，根据这些技术搭建一个信息管理系统是不难实现的，科技与便民的有机结合是当下发展图书管理系统的一个重要切入点，结合先进的科技和少量的人工，构建一个多元化、灵活性、信息化的现代图书管理系统，这种应用方式无疑大大地提升了物业人员的工作效率，如果不这么去做，那么传统的弊端还会留存在现在的图书管理方式中。1.2研究意义只有将现阶段先进的科技和图书管理有机结合起来，计算机技术的发展优势才能展现出来，对图书馆而言，能够运用新的模式开展简便的图书管理工作，传统的低效率办公模式终将被淘汰，纸质化的处理模式将退出时代舞台。对普通用户和管理员设置两个系统，记录两方的信息数据交互，能够直观地查看表单信息，运用计算机技术的管理系统是当前阶段实现图书管理的最佳手段，如今一些优秀的图书管理系统已经在高校和大型城市崭露头角，想必今后也是一种常态化趋势。打造一个结合互联网先进技术的图书管理系统，高度信息化有助于精确管理图书，经过网络的应用，打破原有的时间和空间的枷锁。该系统设计不仅灵活的解决图书数量过多而难记录的问题，还解决了传统的滞后、落后的管理员人工模式，使读者真正感受到这个时代的科技，同时缓解了图书馆工作人员的工作压力，该价值是无法衡量的。站在图书馆和社会的角度上考虑降本增效和提高服务质量，有效的闭环和友好的操作界面能让不同年龄段的用户大大减少学习成本，减少视觉疲劳。一方面可以解放繁重工作之中的图书管理人员，提高工作管理效率与质量，另一方面也提供更加优质的阅读环境，吸引更多的借阅者为用户提供便利，方便读者对图书资料的查阅，使信息交互更加准确、快速，促进社会技术的发展。1.3研究内容本设计旨在以Python为主要开发技术，利用数据库的强大管理能力来实现一个图书管理系统，从而实现对图书馆日常工作的简化作用。图书管理系统的主要使用者分为管理员和用户，主要功能包括：普通用户对图书的收藏、预约、借阅、归还、评价功能还有管理员对普通用户的申请的审核和回复功能，还设计了留言板、公告信息和图书信息等基础模块，通过这些功能模块的设计，基本上实现了整个图书管理的过程。本文主要分为绪论、系统主要技术介绍、系统需求分析、系统设计与实现、系统功能测试以及最后的总结与展望等六个部分。2系统主要技术介绍2.1Python语言Python是一种贯彻简单主义的脚本语言，容易上手，作为一款解释型交互语言，适用于刚接触后台开发的初学者，该语言是由荷兰的吉多•范罗苏姆建立的，在那个年代里追求的语言更偏向于效率。一个良好的Python程序就像英语一样简单易读，当然前提是对个人的英语能力有一定要求，Python的伪代码性质是其最大的特点之一，它可以让你集中注意力来寻找问题的解决方案，而不是时间花费在学习语言上。Python是开源的，我们可以随意的对软件资料进行传播，甚至源代码也可以修改，还可以基于Python来开发新的软件，这都是允许的，他致力于对知识的分享，这也是Python一直这么有优秀的原因，他的创作者希望看到更加优秀的Python被创造和改进。因为开源，除了极少数有特殊属性的系统平台之外，Python程序不需要任何改动在几乎所以平台运行，包括Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、PalmOS、QNX、VMS、Psion、AcomRISCOS、VxWorks、PlayStation、SharpZaurus、WindowsCE甚至还有PocketPC、Symbian以及Google基于Linux开发的Android平台！与基础的C语言不同的是，当使用Python时，不用像使用C语言那样，需要关注着程序使用的内存与位置这些底层琐碎的细节。Python是一种面向对象解释型计算机编程语言，它的通用性和适用性、简洁性和坚持极简主义，让它大受欢迎，减少了很多调试时间，对新手较为友好，整个代码看上去较为轻盈。在本设计中使用该种面向性语言的原因是，它基于C语言，某些用户本身有一定的C语言编程基础，相较Java语言，让初学者更加容易上手，对于初学者而言，就像一款“万金油”语言，有很强的灵活性，并且它是免费开源的，一开始轻盈的代码风格对初学者十分友好，同时减少了初学者很多的开发细节检查时间。2.2Django技术Django框架是python技术下一个高效性和全能型的框架模式，一开始被利用于一款新闻平台网站，在几年来得到了人们的火热关注，成为了web开发的主流框架，而主流的框架还有Flask框架，但对于它而言，代码架构的构建对新手十分不友好，这是它的缺点，在许多当前的网络发展框架中，Django凭借其强大的高聚合性、稳定性、和可拓展性等优点快速成为互联网发展的主流，是网络发展的主流框架，但它的全能性让初学者增加了一定的学习成本，Django的高效性和适用性是它立足的根本，在互联网中解决系统设计问题有着浑然天成的优势，它的管理后台通过使用ORM，能够轻松地定义对象，即可构成数据库结构、全能型的管理后台。Django凭借其强大的数据库，还有自带的后台功能，使后续对程序的修改和扩展简化，Python加Django是快速开发、设计、部署网站的最佳组合。2.3B/S架构BROWSER/SERVER程序架构方式是一种新型网络结构，不需要安装特定的软件程序，在服务器上部署好数据库后，就可以在任何能够联网的计算机上连接系统来进行数据交互，这种方式构建的系统日常的维护也并不费力。在不同浏览器之间的交互上，BROWSER/SERVER架构暂且也没有什么好的处理办法，在系统响应方式上要先进行服务器数据申请，这导致用户使用时通常需要多次刷新页面，极其影响用户体验，而架构的最大问题则更为致命，响应速度较慢，系统安全性有待完善，这都限制了架构的发展。2.4MySQL数据库MySQL在网络数据交互方面极为强大，是由瑞典公司开发的一款开源产品，此次设计选择它的原因主要因为它无需配置、无需服务器的数据库引擎。在本次系统平台设计中采用的是Navicat软件，一个基于SQL数据库开发的第三方工具，在这里选择是64位版的，它能够连接市面上现有版本的所有主流数据库进行增删改查。最大特点为它的快速和全面性。3系统需求分析3.1系统需求目前国内大多数图书馆使用的管理系统是以C/S模式为主的，甚至一些社区的小型图书馆对于图书数据的处理仍旧是采用手工登记的方式，手工操作既麻烦，又容易出错，出错后修改又是一个难题。如果对于书籍借阅进行手工操作，若借阅人数多、频率高，工作的正确率就会严重降低。例如，对借阅信息的登记一般是登记在书后的借阅证上，短时间内可能不会有太大变化，影响不大，管理员对借阅情况还可以有清楚的了解，但是，随着时间的推移，一旦借阅证被遗失，或者借阅归还次数太多而数据量太大，管理员就无法快速的查找到他们所要的信息，这就会造成很大的麻烦，同时也会导致人力、物力被无端浪费。此外，要想管理一些时间久远的图书更是难上加难，而且从实用性的角度来说，C/S模式的管理系统需要在特定的环境下才能运行，这会给图书馆带来许多不必要的麻烦，并且它还需要读者与管理员有直接接触才能操作使用，其不便也是显而易见的。面对人们日益增长的文化需求，这些老式的管理方式终将会逐渐退出历史舞台，新型的基于B/S模式的图书管理系统会代替它们，逐渐被各大图书馆所应用。3.2系统功能性分析3.2.1用户登录流程用户登录流程图如图3-1所示。图3-1用户登录流程图图书管理系统分为前端系统和后台系统，分别面向普通用户和管理员，普通用户使用前端系统时需要先进行注册，向系统录入用户名、用户密码、姓名、手机号和电子邮箱等信息，然后在登录界面正确输入信息才能进入系统，输入栏为空时会出现空数据的信息提示，输入的用户名和密码不匹配时也会出现不匹配的信息提示。3.2.2前台操作流程前台操作流程图如图3-2所示。图3-2前台操作流程图普通用户进入前台系统后，可以在搜索栏按图书名称和图书分类进行细致查找。可以点击“收藏”收藏书籍，并在再次点击后取消收藏，也可以在个人中心修改收藏信息，可以在输入栏提交自己的书籍评价，编辑后点击“立即提交”来提交或者点击“重置”删除已编辑内容，还可以进行借阅图书，需要提交具体的信息包括借阅时间和借阅天数，并且交由管理员审核，最后还可以预约图书，同样需要提交具体的预约时间和预约内容并交由管理员审核。3.2.3用户中心操作流程普通用户也有自己的后台界面，管理自己个人的各项操作，可以在个人中心界面修改个人信息和修改密码，当然前提是密码已知，如果密码已遗失，则需要找到管理员在后台管理员系统进行修改，可以在图书借阅界面归还图书并撰写归还评价，不写当然也可以提交，如果想要图书续借也是允许的，两种操作都需要编辑具体的信息表单并交由管理员审核，还可以在图书续借界面、图书预约界面和归还评价界面查看管理员对申请的审核进度，最后就是个人的图书收藏界面，可以查看已收藏的书籍并转到书籍界面或者删除以往的收藏记录，用户中心操作流程图如图3-3所示。图3-3用户中心操作流程图3.2.4管理员登录流程管理员登录流程图如3-4所示。图3-4管理员登录流程图管理员账号登录与普通用户类似，只是信息进行过预设，不需要注册流程，或者已经在后台管理员界面进行了修改，而且登陆的系统也不一样，不过同样都是在登录界面输入账号的用户名和密码才能进入系统，用户名和密码栏为空时会出现空数据的信息提示，用户名和密码不匹配时也会出现不匹配的信息提示。3.2.5管理员中心操作流程管理员中心操作流程图如图3-5所示。图3-5管理员中心操作流程图管理员的后台系统是本设计的重中之重，登陆后有十种界面可以来操作，和普通用户一样，可以在个人中心界面查看并修改账号信息及账号的登录密码，可以在图书分类界面和图书信息界面对图书的具体信息做修改，图书的具体信息是直接在系统前台向用户展示的内容，可以在用户管理界面修改普通用户的信息，当普通用户的个人密码遗失时，管理员还可以在此处修改普通用户的账号密码，可以在借阅管理界面、续借管理界面、归还评价界面和预约管理界面审核前台系统中普通用户提交的操作申请，管理员应该和普通用户一样不止一位，所以设置了一个管理员界面，对管理员的账号信息进行修改，可以在留言板界面管理普通用户在留言板发出的留言，删除不正当言论或对留言进行回复，最后还可以在系统界面，修改公告信息和前台首页轮播图的样式，这也是直接在系统前台向用户展示的内容。3.3系统非功能性分析3.3.1平台需求分析项目架构：B/S架构开发语言：python语言开发软件：pychram前端技术：Layui、HTML、CSS、JS、JQuery等技术后端技术：python、django运行环境：Win10数据库：MySQL5.73.3.3.2可行性分析语言方面，本图书管理系统主要采用Python语言，对系统开发有功能完备、界面整洁和使用简单的要求，交互方面，通过计算机进行联网访问，界面窗口登陆系统，消耗方面，图书管理系统使用的软件需要通过购买注册，不过花费并不高，程序的开发集中于系统的建设，开发周期短，在经济上可行，法律方面也是可行的，本图书管理系统所有设计和实现都是个人完成设计，程序代码来自开源的免费网站，系统设计在未来也不会收取任何商业费用，不会产生任何侵权行为。4系统设计与实现4.1总体设计系统的总体设计图如图4-1所示。图4-1系统总体设计图4.2功能模块设计4.2.1用户登录模块普通用户在注册完成后，正确输入相关信息来登录前台系统，如图4-2所示。图4-2用户登录4.2.2前台操作模块首页，可以查看推荐书目并通过搜索栏查找目标图书，如图4-3所示。图4-3首页图书信息板块，查看系统收录的全部书目，如图4-4所示。图4-4图书信息公告信息板块，查看管理员发布的公告内容，如图4-5所示。图4-5公告信息留言板板块，普通用户留言的公共区域，用户可以查看他人留言，也可以自己进行留言，有些留言还会获得管理员的回复，如图4-6所示。图4-6留言板个人中心板块，可以修改用户的个人信息，还可以查看收藏的书籍，如图4-7和图4-8所示。图4-7个人中心图4-8我的收藏在书籍信息界面中，可以查看书籍具体信息并对图书进行借阅、预约、收藏、评价等操作，如图4-9所示。图4-9书籍详细信息4.2.3用户中心操作模块个人中心板块，可以修改用户的个人信息，还可以自行修改账号密码，如图4-10所示。图4-10个人操作中心图书借阅管理板块，可以查看各项申请的审核进度，如图4-11所示。图4-11图书借阅4.3数据库设计数据库的表信息属于设计的一部分，下面介绍几个表的详细信息。表4-1用户字段名称类型长度字段说明主键默认值idbigint主键主键addtimetimestamp创建时间CURRENT_TIMESTAMPyonghumingvarchar200用户名mimavarchar200密码xingmingvarchar200姓名xingbievarchar200性别touxiangvarchar200头像shoujivarchar200手机youxiangvarchar200邮箱表4-2图书分类字段名称idaddtimetushufenlei类型长度字段说明主键默认值CURRENT_TIMESTAMPbigint主键主键timestamp创建时间varchar200图书分类表4-3图书信息字段名称类型长度字段说明主键默认值idbigint主键主键addtimetimestamp创建时间CURRENT_TIMESTAMPtushumingchengvarchar200图书名称tushufenleivarchar200图书分类tushufengmianvarchar200图书封面tushuzuozhevarchar200图书作者chubanshevarchar200出版社shuliangint数量zushujiageint租书价格tushuxiangqinglongtext4294967295图书详情clicktimedatetime最近点击时间clicknumint点击次数0表4-4图书预约字段名称类型长度字段说明主键默认值idbigint主键主键addtimetimestamp创建时间CURRENT_TIMESTAMPrefidbigint关联表iduseridbigint用户idnicknamevarchar200用户名contentlongtext4294967295评论内容replylongtext4294967295回复内容表4-5图书借阅字段名称类型长度字段说明主键默认值idbigint主键主键addtimetimestamp创建时间CURRENT_TIMESTAMPtushumingchengvarchar200图书名称tushufengmianvarchar200图书封面tushufenleivarchar200图书分类zushujiagevarchar200租书价格jieyuetianshuint借阅天数shuliangint数量zongjiagevarchar200总价格jieshushijiandatetime借书时间yonghumingvarchar200用户名xingmingvarchar200姓名shoujivarchar200手机sfshvarchar200是否审核否shhflongtext4294967295审核回复ispayvarchar200是否支付未支付5系统测试5.1系统测试的意义随着时代的不断进步，计算机网络技术在社会生活中的各个领域都有所应用和发展，各种软件层出不穷，当软件的数量问题得到解决后，人们自然而然开始关注软件的质量，一个软件的质量会对用户的选择造成首要影响，直接关系着软件的市场生命，所以在软件交付使用之前进行测试非常有必要的，首先需要确保软件的功能与实际需求是否相匹配，软件设计的的人机交互是否便利，还需要找到在使用过程中仍未发现的错误，判断其原因并进行修复。虽然网页系试的逻辑结构并不比传统软件系统复杂，但在另一些情况下，网页系统会产生更大的用户访问量，这就需要更为稳定的代码来支持。在本设计中，前端系统和后台系统是否正常运行，图片表单是否正常显示，前端后台交互的信息是否快速反应都需要进行测试。5.2前台用户系统功能测试前台系统主要测试的模块有用户登录模块、前台操作模块和用户中心操作模块，这里展示几个测试用例。表5-1前台用户系统测试用例编号用例名称操作步骤前置条件预期结果实际结果1用户注册输入个人各项信息注册成功已完成2用户登录输入用户名和密码用户已注册登陆成功已完成3检索图书搜索栏输入关键词找到目标图书已完成4查看图书信息点击图书封面页面正常显示已完成5预约图书提交信息表单申请成功提交已完成6借阅图书提交信息表单图书数量足够申请成功提交已完成7收藏图书点击收藏收藏成功已完成8图书评论撰写评论并提交评论成功上传已完成9查看公告信息点击公告信息页面成功显示已完成10查看留言板信息点击留言板页面成功显示已完成11发表留言撰写留言并提交留言成功上传已完成12查看个人信息和收藏点击个人中心页面成功显示已完成13修改密码和个人信息修改后提交记得原密码修改成功已完成14查看借阅进度点击图书借阅详情已申请借阅页面成功显示已完成15图书续借提交信息表单申请成功提交已完成16查看续借进度点击图书续借详情已申请续借页面成功显示已完成17图书归还并评价提交信息表单申请成功提交已完成18查看归还进度点击归还评价详情已申请归还页面成功显示已完成19查看预约进度点击图书预约详情已申请预约页面正常显示已完成20删减收藏书籍点击删除收藏书籍存在收藏书籍成功取消收藏已完成5.3后台管理员系统功能测试系统后台主要测试的模块只有两个模块，同样是按照测试用例的方法测试所有模块，这里展示几个测试例子。表5-2后台管理员系统测试用例编号用例名称操作步骤前置条件预期结果实际结果1管理员登录输入用户名和密码管理员已预设登录成功已完成2修改密码和个人信息修改后提交记得原密码修改成功已完成修改图书分类信息增添、删减和修改修改成功已完成修改图书具体信息增添、删减和修改修改成功已完成查看图书评论点击查看评论页面成功显示已完成修改用户信息增添、删减和修改修改成功已完成管理图书借阅审核并回复用户已支付用户成功借阅已完成管理图书续借审核并回复用户已支付用户成功续借已完成管理图书归还审核并回复归还评价成功已完成管理图书预约审核并回复预约成功已完成管理员管理增添、删减和修改修改成功已完成留言板管理删减和修改修改成功已完成5.4测试分析本图书管理系统满足最初的设计需求，确保了普通用户和管理员的都能够正常操作，系统功能齐全，内容全面，各种系统的异常和突发错误都有所考虑，操作简单