C语言编程题自动评分系统的设计与实现

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【摘要】本系统主要研究C语言编程题目中“编译运行结果对比”、“编译错误原因恢复与评阅”、“得分点分割正则动态测试”三种手段，将研究内容运用到自动阅卷系统中，实现对编程题目的自动评分，并实现基于J2EE技术的具有在线考试、自动评分等功能的C语言编程题目自动阅卷考试系统，提高阅卷的准确度的同时能够节省大量的人力物力财力。

【关键词】C语言；编程题；自动评分

随着计算机技术的发展以及互联网的普及，办公自动化已无处不在。作为一门基础课程，C语言考试应用系统也给批阅试卷的工作人员带来了很大的工作量，自上世纪六十年代起，国内外就陆续出现了许多关于语言类课程考试的软件系统，虽然很多已具有基本的随机答卷、上机考试及自动评阅等功能，但只针对客观题，因自然语言的刻画、人工智能、模式识别等核心技术发展缓慢，制约了编程题目阅卷系统研究发展。所以，本系统针对C语言编程题目进行整体规划，致力于做出更精确的C语言编程题自动阅卷的方法，填补自动阅卷软件开发空白，减少人工操作的资源浪费。

1.系统运行环境

智能C语言考试系统、自动评分系统的运行环境是根据我校现有的教学机房的硬件环境（每个机房有70台学生机和一台教师机）规划的，教师端和学生端都采用window 7操作系统，每个机房都采用校园公共网络提供的局域网，运用Myeclipse开发环境、MySQL数据库建立一套具有在线考试、自动评分等功能的C语言编程题目自动阅卷系统，并辅以AJAX技术，确定了用FreeMarker表现层技术增强用户与系统间的交互，加快系统运行效率，同时，尽可能细化评分点，增加准确性。

2.系统运行模式的选择

系统采用B/S三层架构模式，系统的用户可通过Internet网络，客户端不需要手动安装软件，只要有浏览器就可以对系统进行访问和一般操作，本次对阅卷系统主要分析了的C语言编程题目评分功能，充分考虑到系统对灵活性和准确性的要求，并保证安全性的前提下，本系统采用B/S结构以达到轻客户端需求。

3.系统研究内容

通过研究C语言程序结构，从编译原理角度设计评价模型，通过内部运行编译器对比动态运行结果，并且本课题创造性提出利用关键字对比、控制结构判断和正则表达式匹配三种静态测试技术作为结果比对方案的补充，既保证了程序判断的正确性，又确保了相对公正性。

编译结果对比要实现程序内部对C语言编译器的动态调用技术，通过比对测试结果和标准答案进行评分，对于不能编译部分，研究关键字库建立、控制结构规范化和正则表达式建立的具体方案。

其中重点研究C语言编程题目评分标准的两个方面：一是如何检验运行结果的正确性，二是如何评价程序代码包含的分点。

为突出本系统对主观题的评分机制，在试题主观题程序可运行以及不可运行的情况下分别给出了相应的评分策略，以此来一步步细化评分机制。

4.评分核心模块设计

详细设计自动阅卷系统中的关键技术――程序题评分。系统首先采用动态测试技术，编译运行待评价程序，和标准答案进行对比给出分数；需要数值型输入参数的程序，通过均匀分布随机数给出随机输入；需要字符型输入参数的程序，首先在数据库中保存预选文字段，然后随机选取其中的一部分给出随机输入。对于编译运行报错的程序代码，课题会采取错误恢复技术，通过编译信息给出的错误位置尝试以标准答案修复代码，从而给出扣分点。最后对于不能编译运行的代码片段，系统提出关键字对比、控制结构标准化和提取、正则表达式规则匹配相结合的静态测试方法，加入权重处理，分析得分点给出更全面客观的评分结果。

通过对软件模式的对比和分层架构模型的研究，系统拟采用B/S结构，方便用户在线答题和管理操作；在具体实现技术方面，拟采用J2EE技术和SSH开源框架――利用Java语言提供的公开接口开发调用C语言编译器模块和正则表达式匹配模块，利用MySQL数据库完成题库和答案库的建立和开发工作，利用Ajax技术提高系统的整体响应速率，利用FreeMarker表现层技术增强用户与系统之间的交互。

建立计算机矫正机制和完善的评价方案，并对试题多次进行人工阅卷与机器阅卷的对比测试。

5.数据库设计

因需要评测本系统自动阅卷功能和人工阅卷的准确度，给出测评结果，并对仍存在的问题和不足提出进一步改进方案；特别是对系统不能正常评分的特殊题目，建立特例题库，以便在今后的工作进行研究并从中提出新的解决方案。

考生提交试卷首先由c语言编译器自动编译后生成可执行文件并运行输出结果，进行评阅步骤校验结果时，通过试题编号（id）调用试题表数据，对比答案进行准确性校对，调用纠错参考库数据，比对出错原因并根据错因扣除相应分数，通过模糊匹配替代出错关键字，迭代匹配错因至无错，若迭代五次还未改正视为崩溃性错误，不可弥补，判定本段分数为零崩溃性错误，不可弥补，判定本段分数为零，通过题目编号获取相应评分关键点库，通过正则表达式匹配得分点，通过得分点数量给出相应分数，完成试卷评阅。

当程序不能正常编译运行时，系统判定进入系统纠错，系统自动运行修复性算法，代码中个别关键字错误，为此我们把c语言中所有的关键字整理出来，建立关键字库，对错误的关键字进行模糊匹配，通过字符的顺序、相同字符的数量、键盘键位的keycode尽可能的匹配出相似度最高的的关键字替换错误的关键字。

纠错主要是语句拼写错误，我们分了下面三种情况：

1）测试用例由测试输入数据和与之对应的预期输出结果组成，人们常用白盒法和黑盒法设计测试用例，其中白盒法主要是为了检查是否有数据结构或外部数据库访问错误等，对比通过单元测试的模块或组件、编程规范、集成测试来检查测试的准确性。

通过正误判断匹配正误判断表进行结果判定，判定结果是否符合题目，若是则给分，否则进行结果范围判断及结果属性判断，比对结果是否适用本题范围，并进行分数评估。

2）本表主要有三个主要信息id、name、keyword。分别用来存储错误的id、错误的名称、题目中的关键字。Id的数据类型为int（整型），name的数据类型为varchar（字符型），keyword的数据类型为varchar（字符型），id需要主键非空自增，name与keyword非空。通过建立本数据库表可以实现对错误信息的收集归类，同时可以实现判断系统中出现的错误的功能。

定位捕捉错误点，抛出错误原因并与数据库进行比对，并根据错因给予相应分数，运用模糊匹配寻找替代关键词，进行替代继续检查错误，若连续替代五次后仍然不能进行下一步骤视为程序崩溃行错误，不可弥补，判定本段分数为零。

3）正则表达式，又称正规表示法、常规表示法（英语：RegularExpression，在代码中常简写为regex、regexp或RE），正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串，在本字段里，正则表达式通常被用来检索、替换那些符合模式的程序段，进行分步得分。

本数据库包含关键字类库，通过正则表达式匹配关键词多寡，大概率的确定了答题者的思路范围及答题思路的正确与否，给以步骤分，极大的提高了批卷的人性化，拉近了机器阅卷与人工阅卷的阅卷水平，更有说明行的体现了机器阅卷更好的使用性。

C语言考试系统已普遍在各高校使用，对于客观题方面，有了相对完善公平的系统，但是在自动评分方面，还有很多不足之处，有待改善，本系统就是针对这一空白区域，设计公平而相对更准确的算法，主要对C语言考试系统中的编程题部分进行得分点分割，对考生的程序一步步细致分析，做到该得分的地方给考生相应的分数，这样避免了某一点小错误导致的大幅度扣分的不公平性，同时，将系统应用到学生的日常学习中后，能够更好地检验教师的教学成果，查找教学过程中需要注意的地方，对于学生，也能够更好地发现自己的错误，及时改正，这样，在学习的过程中，在保证公平的前提下，培养学生注意细节的习惯，最重要的是，应用到高校的二级C语言考试后，能够更好的给考生更公平更合理的考试成绩，同时也使得阅卷更加节约、方便、快捷，这也顺应了如今社会计算机行业的飞速发展，提高办公自动化的程度及效率。

参考文献

[1]K.A.Redish，W.F.Smyth.Pragram style analysis：a natural by-product of prograrn compilation[J].Cornnnunications of the ACM，1986.（3）：126-133.

[2]Yasuhiro Ajiro，KazunoriUeda.Kima：An Automated Error Correction System for Concurrent Logic Progrrams.Automated Software Engineering 2002.9（2）：67-94.

[3]王甜甜，基于语义相似度的编程题自动评分方法的研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2001；1-52.

[4]李永浩，居于程序理解的编程题自动评分系统愤愤研究与应用，哈尔滨工业大学硕士论文，2001：1-60

[5]王华东.刘国柱.基于局域网下C语言考试系统的设计与实现[J].计算机与信息技术，2006.

[6]吴艳玲.基于WEB的C语言编程题自动阅卷系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011.