段敬利 ，張春飛，魏久鴻

C語言是大學(xué)教育的必修課程之一。目前很多C語言教學(xué)中的上機練習(xí)系統(tǒng)和上機考試系統(tǒng)一般都包括填空、改錯和程序設(shè)計3部分。填空和改錯這樣的客觀題目的自動評分技術(shù)比較成熟［1］，但是對于主觀題的閱卷技術(shù)卻一直停滯難前［2］。目前主要采用的是結(jié)果對比評分法，即依據(jù)程序運行結(jié)果和標準答案對比給出相應(yīng)分數(shù)，結(jié)果正確得滿分，不正確得零分。這種方法衡量的只是一個輸出文件或者輸出結(jié)果，完全忽略了考生的源代碼，顯然有失公允，不能反映學(xué)生的真實水平。而且現(xiàn)有的考試系統(tǒng)多為單機版和基于C/S模式的，存在時間和空間受限的缺點。

針對上述問題，本文研究了一套基于Web的C語言考試及自動評分系統(tǒng)，該評分系統(tǒng)充分考慮學(xué)生的源代碼，在結(jié)果對比評分的基礎(chǔ)上，給出了修復(fù)編譯、代碼對比相結(jié)合的評分方法。

1 開發(fā)平臺和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C語言教學(xué)中上機考試及評分系統(tǒng)主要包含3部分:考試系統(tǒng)、試卷管理系統(tǒng)和評分系統(tǒng)，如圖1所示?？荚囅到y(tǒng)采用基于Web的B/S模式，只有服務(wù)器端，客戶端為Web瀏覽器。服務(wù)器其實是一個網(wǎng)站，管理員也可通過Web瀏覽器對數(shù)據(jù)庫進行維護。而學(xué)生也是通過瀏覽器進行登錄、試題抽取和提交考試結(jié)果。本系統(tǒng)學(xué)生提交的不是文件，而是以表單的形式把學(xué)生的答案提交到數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的字段，評分系統(tǒng)提取學(xué)生答案，再組成C文件進行評分，考生在線考試過程如圖2所示。

圖1 功能模塊圖

圖2 在線考試過程

C語言教學(xué)中上機考試及自動評分系統(tǒng)采用微軟的SQL Server作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，在Windows XP操作系統(tǒng)、IIS服務(wù)器和Asp.net環(huán)境下設(shè)計動態(tài)網(wǎng)頁，實現(xiàn)考試系統(tǒng)。自動評分系統(tǒng)，則在Visual C++.net環(huán)境下實現(xiàn)。

2 評分系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 評分系統(tǒng)評閱流程

評分系統(tǒng)的主觀題采用結(jié)果對比、修復(fù)編譯與代碼對比相結(jié)合的評分方法。結(jié)果對比是檢查考生程序的運行結(jié)果是否與標準答案的運行結(jié)果一致。修復(fù)編譯是修改源文件中的語法錯誤，使程序生成EXE文件，再進行結(jié)果對比評分。代碼對比評分是將規(guī)范化處理后的學(xué)生程序與標準答案知識要點進行相似度計算，得到各知識點分值，再累計得到總分，它類似于教師在評閱主觀題時的思維方法。系統(tǒng)評分方法如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)評分方法圖

2.2 評分系統(tǒng)設(shè)計

程序設(shè)計題評分之前的一項重要工作是保存程序設(shè)計題的各知識要點和評分標準。由于是課程考試，給出的程序不會很復(fù)雜，先分析程序設(shè)計題并設(shè)定知識要點及其分值，一道試題的各知識要點的分值之和等于該試題的分值，將每道程序設(shè)計題的知識要點、分值分別保存在知識要點評分表answerkey的 q_answerkey和 q_keyscore字段中。程序設(shè)計題的評分過程分為以下4個步驟:

a.排除未答題考生。

先判斷考生程序設(shè)計題答案字段stu_answer是否存在，若不存在，則得0分，存入試題得分表detailscore中的e_score字段中;若存在，則轉(zhuǎn)到評分模塊進行評分。用偽代碼表示如下:

if stu_answer exist then

e_score=0

else go to評分模塊

b.結(jié)果對比。

結(jié)果對比是檢查考生程序的運行結(jié)果是否與標準答案的運行結(jié)果一致，若一致，則可得滿分，并將得分存入detailscore表(各試題得分表)中的e_score字段中;否則轉(zhuǎn)到代碼對比評分。

c.修復(fù)編譯。

即使學(xué)生思路明確，程序中也可能出現(xiàn)語法錯誤，致使程序不能產(chǎn)生運行結(jié)果。修復(fù)編譯的作用是修改學(xué)生程序中的語法錯誤，進而使程序能通過編譯和鏈接，生成EXE文件和答案。但是每修改一次語法錯誤要從該題目總分中扣除相應(yīng)的分數(shù)，比如總分100分，一次修改扣10分的話，經(jīng)過一次修改生成EXE文件，并且輸出和標準答案相同的結(jié)果，則可得到90分。如果修改的次數(shù)超過規(guī)定次數(shù)，則進入代碼對比評分。常見的語法錯誤主要是標點符號的遺失和輸入錯誤的標識符。下面簡要概述修復(fù)編譯的過程和關(guān)鍵技術(shù)。

首先對源程序中的單詞進行詞性分析，詞性分析的主要任務(wù)是識別各個詞匯的類型的值，識別后的各個詞的類型保存在一個鏈表word_list中。詞性分析過程中用到的結(jié)構(gòu)體定義如下:

struct word

{

char lab_name;//標識類型

int state;//狀態(tài)

int number;//序號

int line;//行號

char name［50］//詞匯

struct word*next;//指向下一節(jié)點的指針

}

對程序掃描后，各個單詞保存在各自的結(jié)構(gòu)體變量中，并生成鏈表word_list，供語法分析使用。

然后對word_list鏈表進行語法分析，如不合法，則判斷錯誤位置，并嘗試修正。如果是標點符號遺漏，則還需要判斷遺漏的是何種標點，然后在遺漏位置插入相應(yīng)的標點符號。如果發(fā)現(xiàn)未定義的標識符，則查找本程序中已定義的標識符表和關(guān)鍵字表，如發(fā)現(xiàn)相似度較高的單詞，則進行替換。經(jīng)過上述步驟，可修改程序中的一處語法錯誤，然后進行下一次編譯。

d.代碼對比評分。

代碼對比評分是在評分系統(tǒng)的題庫中事先存放不同算法的正確關(guān)鍵代碼，評分的時候系統(tǒng)通過對比學(xué)生程序中這些關(guān)鍵代碼，給出相應(yīng)的分數(shù)。但是，同樣一個程序設(shè)計題目，同樣的算法，其書寫的方法和格式也是千變?nèi)f化的，而且標識符的定義也是由個人喜好決定。用簡單的、死板的關(guān)鍵字對比，顯然是行不通的。這里采用正則公式［3］來應(yīng)對C語言的語法特性。

如求10的階乘的程序關(guān)鍵代碼如下:

int a=1，i=1;

while(i＜=10){a=a*i;i++}

其中存放結(jié)果的變量a和循環(huán)控制變量i，不同的學(xué)生會用不同的名字來命名，那么可用一種通用的表示方法來表示這段代碼:

int@VAR@=1，@VAR@=1;

while(@VAR@＜=10){@VAR@=@VAR@*@VAR@;@VAR@++}

這里可以用C語言變量的正則表達式“(s)*(w)+(s)*”對上面的代碼進行匹配。

評分系統(tǒng)首先用正則公式對學(xué)生代碼進行規(guī)范化處理，然后根據(jù)知識要點評分表中給出的知識要點和評分標準，評判程序?qū)χR要點的覆蓋情況，計算學(xué)生代碼和各知識要點的相似度值，分別存入知識要點得分表中的e_keyscore字段。最后計算各知識點得分的總和，存入該題總分(e_score)字段中。

3 結(jié)束語

本文所提出的C語言程序設(shè)計題目的評分方法，結(jié)合了幾種不同的評分方法，取長補短，彌補了現(xiàn)有評分方法的不足，避免了出現(xiàn)一點錯誤即得零分的不合理現(xiàn)象，可以更客觀地反映學(xué)生的真實水平，增強了考試的公平性和真實性。實踐證明，采用上述評分方法的考試系統(tǒng)適合用于C語言教學(xué)中的上機練習(xí)和考試。本文提出的修復(fù)編譯還僅限于標點符號遺失和標識符錯誤的修復(fù)，雖然不能完全替代教師的閱卷工作，但卻是一種充分考慮學(xué)生源代碼的新思路，為研究出更科學(xué)的評分方法提供了依據(jù)。

［1］ 孟愛國，卜勝賢，李鷹，等.一種網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)中主觀題自動評分的算法設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機與數(shù)字工程，2005(7):147－150.

［2］ 王永生.計算機閱卷中主觀題型的單層模糊綜合評判［J］.青海大學(xué)學(xué)報，2000(3):46－49.

［3］ 佛瑞德(Jeffrey Friedl E F).精通正則表達式［M］.3版.余晟譯.北京:電子工業(yè)出版社，2012.