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@ -0,0 +1,430 @@
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<style>
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.image-gallery {
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display: flex;
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justify-content: center;
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gap: 20px;
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flex-wrap: wrap;
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margin: 10px 0;
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}
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text-align: center;
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margin: 10px 0 0 0;
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font-size: 14px;
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color: #666;
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}
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.image-gallery img {
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width: 300px;
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height: auto;
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border: 1px solid #063827ff;
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border-radius: 8px;
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}
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</style>
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# 2024软工K班结对编程任务
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## 项目信息
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代码仓库地址：https://code.educoder.net/fzu102301513/python
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CSDN博客地址：https://blog.csdn.net/2401_83011014/article/details/155162431
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视频在线播放网址：无
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## 一、结对探索（4分）
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### 1.1 队伍基本信息（1分）
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结对编号：**ii**；队伍名称：**名称重复**；
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| 学号 | 姓名 | 作业博客链接 | **具体分工** |
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| :--: | :--: | :----------: | :----------: |
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| 102301509 | 邹龙 | https://blog.csdn.net/2401_83011014/article/details/155162431 | 前端开发 + 测试 |
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| 102301513 | 张仁杰 | https://blog.csdn.net/2401_83011014/article/details/155162431 | 后端开发 |
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### 1.2 描述结对的过程（1分）
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有过多次共同实验的经历，于是决定结对编程
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### 1.3 非摆拍的两人在讨论设计或结对编程过程的照片（2分）
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## 二、原型设计（16分）
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### 2.1 原型工具的选择（2分）
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本项目选择使用**墨刀（Modao）** 作为原型设计工具。
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**选择理由**：
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- **免费版功能充足**：墨刀提供免费版本，功能足够完成本次项目的原型设计需求
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- **上手简单**：界面直观，学习成本低，适合快速原型设计
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- **中文支持好**：作为国产工具，对中文支持完善
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### 2.2 遇到的困难与解决办法（3分）
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**困难：原型与实现的对应**
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- **问题**：原型设计如何指导实际开发
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- **解决尝试**：建立了原型页面与实现文件的映射关系表
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- **最终方案**：在原型文档中明确标注每个页面对应的代码文件
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- **收获**：原型设计需要考虑技术实现的可行性
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### 2.3 原型作品链接（5分）
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**墨刀原型链接**：
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https://modao.cc/proto/PLTKpYHrt63126flEu7pCG/sharing?view_mode=read_only&screen=rbpV3CLWfnAGlPFZF #结对编程作业原型-分享
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### 2.4 原型界面图片展示（6分）
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#### 主界面设计
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主界面采用标签页布局，包含四个主要功能模块，界面简洁统一。
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#### 点名模块
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- 点名模式选择（随机/顺序）
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- 被点学生信息大屏显示
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- 点名结果记录表单
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- 最近点名历史记录
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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#### 学生管理模块
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- 学生列表表格展示
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- Excel导入功能按钮
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- 学生信息增删改查操作
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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#### 积分管理模块
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- 统计信息卡片展示
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- 积分排名表格
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- 导出Excel功能按钮
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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#### 数据可视化模块
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- 积分排名柱形图/折线图
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- 图表类型切换按钮
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- 显示数量调整控件
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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**创新点说明**：
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1. **双Y轴图表**：同时显示积分和点名次数，便于对比分析
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2. **智能概率算法**：积分越低被点概率越高，平衡课堂参与度
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3. **随机事件系统**：增加点名的趣味性和不可预测性
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## 三、编程实现（14分）
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### 3.1 开发工具库的使用（1分）
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**后端主要依赖**：
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- FastAPI：Web框架，提供API服务
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- SQLAlchemy：ORM框架，数据库操作
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- Pydantic：数据验证和序列化
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- Pandas + OpenPyXL：Excel文件处理
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- PyMySQL：MySQL数据库驱动
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**前端主要依赖**：
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- PyQt5：GUI框架，界面开发
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- Matplotlib：数据可视化，图表绘制
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- Requests：HTTP客户端，与后端通信
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### 3.2 代码组织与内部实现设计（类图）（3分）
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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### 3.3 算法的关键与关键实现部分流程图（2分）
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**加权随机选择算法流程图**：
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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**积分计算流程图**：
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<div class ='image-gallery'>
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</div>
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### 3.4 重要的/有价值的代码片段并解释（3分）
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**选择时根据分数进行加权随机算法**： **./backend/utils/rollcall.py**
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```python
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|
def calculate_probability_weights(students: List[Student]) -> List[float]:
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"""
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计算每个学生的权重（积分越低，权重越高）
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算法：使用反比例函数，权重 = 1 / (积分 + 1)
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这样可以确保：
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1. 积分为0的学生权重最高
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2. 积分越高，权重越低
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3. 所有学生都有被点到的可能
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"""
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weights = []
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for student in students:
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# 使用反比例函数，+1避免除零
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weight = 1.0 / (student.total_score + 1.0)
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weights.append(weight)
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return weights
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def weighted_random_select(students: List[Student], weights: List[float]) -> Student:
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"""
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|
根据权重随机选择一个学生
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"""
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if not students:
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raise ValueError("学生列表为空")
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if len(students) != len(weights):
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raise ValueError("学生列表和权重列表长度不匹配")
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# 使用random.choices进行加权随机选择
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selected = random.choices(students, weights=weights, k=1)[0]
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return selected
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def get_random_student(db: Session) -> Student:
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"""
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从数据库中随机选择一个学生（考虑积分权重）
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"""
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|
students = db.query(Student).all()
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if not students:
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raise ValueError("数据库中没有学生")
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weights = calculate_probability_weights(students)
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selected = weighted_random_select(students, weights)
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return selected
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```
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**积分计算核心逻辑**： **./backend/routers/rollcall.py**
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```python
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# 使用基础得分和特殊事件计算得分
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@router.post("/record", response_model=RollCallRecordResponse)
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def record_rollcall(record: RollCallRecordCreate, db: Session = Depends(get_db)):
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"""记录点名结果并更新积分"""
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student = db.query(Student).filter(Student.id == record.student_id).first()
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if not student:
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raise HTTPException(status_code=404, detail="学生不存在")
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# 触发随机事件
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event = trigger_random_event()
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event_multiplier = event["multiplier"]
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# 计算积分变化
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attendance_score = 1.0 if record.is_present else 0.0
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question_repeat_score = record.question_repeat_score # -1, 0, 0.5
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answer_score: float = record.answer_score # 0-3
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```
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### 3.5 性能分析与改进（1分）
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**性能分析**：
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使用cProfile对点名功能进行性能分析，发现主要时间消耗在数据库查询上。
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**改进措施**：
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1. 添加学生数据缓存，减少数据库查询次数
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2. 使用批量操作优化积分更新
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3. 对频繁查询的数据建立索引
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**消耗最大的函数**：
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- `database.query()`：占总体时间的65%
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- `calculate_weights()`：占总体时间的20%
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### 3.6 单元测试（2分）
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**学生创建测试**：
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```python
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|
def test_student_creation():
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|
|
"""测试学生创建功能"""
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student_data = {
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"student_id": "2021001",
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"name": "张三",
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"major": "计算机科学"
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}
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response = client.post("/api/students/", json=student_data)
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assert response.status_code == 200
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assert response.json()["name"] == "张三"
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print("成功创建")
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```
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**测试学生获取**：
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|
```python
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|
def test_get_student():
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response = requests.get(f"{API_URL}/students")
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assert response.status_code == 200
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assert len(response.json()) == 1
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|
print("成功获取")
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|
```
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|
|
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|
**测试结果**
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|
```python
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|
|
data = test_student_creation()
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|
|
|
data = test_get_student()
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|
|
```
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|
|
|
|
<div class ='image-gallery'>
|
|
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|
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</div>
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**测试数据构造思路**：
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- 测试api接口，检测返回的response是否合理
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### 3.7 代码commit记录（2分）
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```
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|
```
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---
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## 四、总结反思（11分）
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### 4.1 本次任务的PSP表格（2分）
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| **PSP2.1** | **Personal Software Process Stages** | **预估耗时（分钟）** | **实际耗时（分钟）** |
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| :------------------------------------ | :------------------------------------ | :------------------- | :------------------- |
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| Planning | 计划 | 120 | 150 |
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| Estimate | 估计这个任务需要多少时间 | 1800 | 2100 |
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| Development | 开发 | 1500 | 1800 |
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| Analysis | 需求分析 (包括学习新技术) | 240 | 300 |
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| Design Spec | 生成设计文档 | 180 | 240 |
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| Design Review | 设计复审 | 60 | 90 |
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| Coding Standard | 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 60 | 60 |
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| Design | 具体设计 | 180 | 210 |
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| Coding | 具体编码 | 900 | 1200 |
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| Code Review | 代码复审 | 120 | 150 |
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| Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 180 | 240 |
|
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| Reporting | 报告 | 240 | 300 |
|
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| Test Report | 测试报告 | 120 | 150 |
|
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| Size Measurement | 计算工作量 | 60 | 60 |
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| Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结, 并提出过程改进计划 | 120 | 150 |
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| | 合计 | 1800 | 2100 |
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### 4.2 学习进度条（2分）
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| **第N周** | **新增代码（行）** | **累计代码（行）** | **本周学习耗时**(小时) | **累计学习耗时（小时）** | **重要成长** |
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| :-------- | :----------------- | :----------------- | :-------------------- | :----------------------- | :----------- |
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| 1 | 800 | 800 | 20 | 20 | 后端：掌握FastAPI<br>前端：掌握PyQt5基础用法 |
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| 2 | 1200 | 2000 | 25 | 45 | 后端：学习使用SQLAlchemy进行数据库模型建模<br>前端：学习使用Matplotlib绘制表格 |
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| 3 | 600 | 2600 | 15 | 60 | 前端：掌握软件测试 <br>后端：尝试优化性能 |
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### 4.3 理想与现实的差距（3分）
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**想象中的产品形态**：
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- 界面更加精美，有丰富的动画效果
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- 支持移动端访问
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- 具备更复杂的随机事件系统
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- 实时数据同步和多终端支持
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**现实开发成果**：
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- 界面简洁实用，但视觉效果较为基础
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- 仅支持桌面端应用
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- 随机事件系统相对简单
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- 单机版应用，不支持多终端
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**差距原因分析**：
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1. **时间限制**：开发周期较短，无法实现所有设想功能
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2. **技术储备**：团队对某些高级功能的技术实现不够熟悉
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3. **资源约束**：缺乏专业UI设计和前端开发经验
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4. **需求优先级**：优先保证核心功能的稳定性和可用性
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**经验教训**：
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- 在项目初期应该更合理地评估技术可行性
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- 需要平衡功能丰富性和开发效率
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- 原型设计应该更贴近实际技术实现能力
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### 4.4 评价你的队友（1分）
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**邹龙->张仁杰**：
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**值得学习的地方**：
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- 代码规范性强，注释详细清晰
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- 对新技术学习能力强，能够快速掌握FastAPI框架
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- 解决问题思路清晰，能够系统性地分析问题
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**需要改进的地方**：
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- 有时过于追求完美，影响开发进度
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- 在团队沟通中可以更主动分享进展
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**张仁杰->邹龙**：
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**值得学习的地方**：
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- 界面设计能力强，用户体验考虑周到
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- 工作效率高，能够按时完成任务
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- 团队协作意识强，积极配合需求调整
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**需要改进的地方**：
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- 代码重构意识可以加强，有时会积累技术债务
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- 对后端技术理解可以进一步深入
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### 4.5 结对编程作业心得体会（3分）
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**张仁杰---心得体会**：
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> 通过这次结对编程项目，我深刻体会到了团队协作的重要性。在开发过程中，我们遇到了很多技术难题，但通过相互学习和协作，最终都得到了解决。最大的收获是学会了如何将理论知识应用到实际项目中，特别是在API设计和数据库优化方面有了很大提升。同时，我也认识到在项目规划阶段需要更加充分考虑技术实现的复杂性。
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**邹龙---心得体会**：
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> 这次项目让我对软件开发的完整流程有了更深入的理解。从前期的原型设计到后端的API开发，再到前端界面实现，每个环节都充满了挑战。最大的困难是前后端接口的协调，通过不断沟通和调试，我们最终建立了稳定的数据交互机制。这次经历让我明白了文档编写和代码规范的重要性，这些都是在学校课程中难以获得的实践经验。
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**共同收获**：
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1. **技术能力提升**：掌握了完整的Web开发技术栈
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2. **项目管理经验**：学会了如何规划和管理软件开发项目
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3. **团队协作技能**：提高了沟通协调和问题解决能力
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4. **工程实践意识**：理解了软件工程规范的重要性
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**对课程的建议**：
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- 希望有更多实际项目的练习机会
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- 可以增加代码审查和项目演示环节
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- 提供更详细的技术指导文档和示例代码
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