图书馆管理系统需求改进和系统设计

图书馆管理系统需求规划设计书

这个作业属于哪个课程	https://edu.cnblogs.com/campus/gdgy/Class34Grade23ComputerScience/
这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/gdgy/Class34Grade23ComputerScience/homework/13482
这个作业的目标	对图书馆管理系统进行需求改进和系统设计
github仓库链接	https://github.com/mmt-hub/Library-Management-System

一、需求&原型改进

1.1 课堂反馈问题及需求修改
问题1：功能模块五（统计分析模块）是整个项目中工作量最重的一部分，该怎么分配成员进行设计？
修改1：设想是先做完其余四个基础模块，完成之后再根据剩余时间和成员工作量进行权衡，合理分配任务，确保每一位成员作出的贡献达到相对均等。

问题2：功能模块五（统计分析模块）的设计思路是什么？
修改2：主要是为了解决读者因为“书荒”问题导致对图书馆阅读丧失兴趣。因此，我们会根据读者阅读书目的类型，给他们打上对应的标签，再根据标签给读者推荐相应类型、口碑较高的书目。

1.2 原说明书不足

1. 功能覆盖不全：缺少临时读者管理、图书预约优先级、报表导出、多渠道提醒等实用功能；

2. 场景描述模糊：仅罗列功能点，未结合用户实际使用流程说明功能价值；

3. 非功能需求不细致：未明确不同用户类型的系统响应时间差异，安全性需求缺少数据加密的具体标准；

4. 交互设计缺失：未说明功能模块间的跳转逻辑，读者与管理员界面区分不清晰。

1.3 功能分析四象限（重要与紧急）

象限	功能类型	具体功能	处理策略
第一象限（紧急且重要）	核心业务功能	图书借还流程、基础检索、读者信息管理、借阅资格校验	Alpha阶段优先实现，投入主要开发资源，确保功能稳定
第二象限（重要不紧急）	优化体验功能	多维度筛选、预约优先级、报表导出、数据可视化、个性化推荐	Alpha阶段完成核心框架，Beta阶段完善细节，持续迭代优化
第三象限（紧急不重要）	辅助功能	多渠道提醒、临时读者权限设置、违规记录分级	Alpha阶段实现基础版本，如短信提醒用第三方接口快速对接，后续优化
第四象限（不紧急不重要）	拓展功能	读者阅读社区、图书推荐算法升级、个性化推广	暂不列入Alpha/Beta阶段，待核心功能稳定后评估需求再开发

1.4 任务分解WBS及进度计划调整

1.4.1 调整后WBS（核心层级）

时间	任务
项目启动与准备（第9-10周，已完成）	团队组建与分工
	需求规格说明书初稿编写
需求改进与原型优化（第11周）	用户调研与痛点分析
	需求规格说明书完善
	原型设计与功能四象限分析
系统设计（第11周）	架构设计
	数据库设计
	接口设计
Alpha阶段开发（第12-13周）	后端开发(数据库搭建与基础接口,核心业务逻辑)
	前端开发(读者端界面开发,管理员端界面开发,交互逻辑实现)
	性能优化(检索算法优化,并发访问处理)
测试与改进（第14周）	功能测试与性能测试
	用户反馈收集与Bug修复
Alpha阶段总结（第15周）	进度与质量评估
	文档整理与发布

1.4.2 调整后进度计划（第11-15周）

周数	核心任务	负责人	交付成果
第11周	用户调研、需求改进、系统架构设计、数据库设计	黄思博（统筹）、颜嘉盈（数据库）、袁斯楷（原型）	调研报告、完善版需求说明书、架构设计文档、ER图
第12周	后端：数据库搭建、核心接口开发；前端：读者端界面框架搭建；测试计划制定	颜嘉盈（后端）、袁斯楷（前端）、黄思博（测试）	数据库脚本、基础接口文档、读者端界面原型、测试计划
第13周	后端：业务逻辑与辅助功能开发；前端：管理员端界面开发、交互实现；性能优化启动	颜嘉盈（后端）、袁斯楷（前端）、何昊天（性能）	完整后端服务、前后端联调版本、性能优化方案
第14周	系统全面测试、用户反馈收集、Bug修复与功能优化	黄思博（测试统筹）、全体成员（Bug修复）	测试报告、优化后系统版本、用户反馈汇总
第15周	Alpha阶段总结、文档整理、博客发布	黄思博（统筹）、全体成员（文档编写）	总结报告、全套项目文档、团队博客总结帖

二、系统设计

2.1 系统架构设计

2.1.1 架构模式选择

采用分层式C/S架构，实现客户端与服务器高效协作，各层职责清晰，便于开发分工与迭代。

2.1.2 架构层次详细设计

1. 客户端表现层：负责交互与展示，分读者/管理员端，支持多设备适配。以Python Tkinter构建桌面GUI，C语言优化检索与加密模块，核心功能含界面渲染、输入处理及常用信息本地缓存。

2. 通信层：基于Socket协议构建通道，通过SSL/TLS加密传输，实现请求封装、加密及超时重连，保障数据传输安全稳定。

3. 服务器应用层：核心业务处理层，采用Python Flask模块化开发，实现权限校验、流程控制、日志记录及短信接口等第三方对接，是连接表现层与数据层的核心。

4. 数据访问层：通过ORM框架（SQLAlchemy）封装数据库操作，支持事务管理与缓存，屏蔽底层细节，负责数据读写与备份。

5. 数据存储层：以SQLite为主数据库，定时备份数据，用户密码等敏感信息采用MD5加密，保障数据持久存储与安全。

2.1.3 架构交互流程（以“读者预约图书”为例）

1. 读者在客户端点击“预约”，系统封装用户ID、图书ID等请求信息；

2. 通信层加密数据后通过Socket发送至服务器；

3. 应用层校验用户权限并判断预约优先级；

4. 数据访问层向数据库提交预约记录请求并更新图书状态；

5. 数据存储层执行操作并返回结果；

6. 应用层生成预约成功消息，调用提醒服务；

7. 通信层返回加密结果，客户端展示提示并更新“我的预约”列表。

2.2 数据库设计

2.2.1 核心实体及关系

核心实体：读者（Reader）、图书（Book）、借阅记录（BorrowRecord）、预约记录（ReservationRecord）、违规记录（ViolationRecord）、图书分类（BookCategory）、管理员（Administrator）。

核心关系：读者与图书为多对多关系（通过借阅/预约记录关联）；图书与分类为多对一关系；管理员与读者/图书为一对多管理关系。

2.2.2 核心实体关系与表结构

系统核心实体包括：读者（Reader）、图书（Book）、借阅记录（BorrowRecord）、预约记录（ReservationRecord）、违规记录（ViolationRecord）、图书分类（BookCategory）、管理员（Administrator）。

核心关系：读者与图书为多对多关系（通过借阅记录/预约记录关联）；图书与分类为多对一关系；管理员与读者/图书为一对多管理关系。

三、Alpha任务分配计划

3.1 迭代计划会议结论

本次Sprint（Alpha阶段）周期为2周（第12-13周），团队总可用开发时间为160小时（每人每周20小时，4人参与开发）。基于功能优先级与依赖关系，从Product Backlog中选取以下核心功能项进入Sprint Backlog：

1. 图书检索与筛选功能（依赖基础图书数据）；

2. 读者信息管理与权限控制（依赖读者表设计）；

3. 图书借还核心流程（依赖检索与读者管理功能）；

4. 图书预约与优先级管理（依赖借还流程）；

5. 多渠道提醒服务（依赖预约与借还记录）；

6. 管理员基础操作界面（依赖所有业务功能）；

7. 检索算法优化（依赖检索功能）。

3.2 Sprint Backlog（任务分解与认领）
在PM协调下，将功能项分解为适度粒度的任务，均衡分配给四位成员：

模块	任务描述	预估时间	负责人	状态
数据层	数据库设计与初始化	8	颜嘉盈	已完成
检索模块	图书检索接口+算法优化	18	颜嘉盈	执行中
读者管理	读者信息接口+权限校验	12	黄思博	执行中
借还流程	借还核心业务逻辑	14	黄思博	待开始
读者前端	检索+个人中心界面	16	袁斯楷	执行中
业务前端	借还+预约操作界面	14	袁斯楷	待开始
预约系统	预约接口+优先级算法	12	何昊天	待开始
系统优化	并发处理+提醒服务	14	何昊天	执行中
集成测试	前后端联调与Bug修复	12	全体	待开始

3.3 Alpha阶段迭代冲刺计划（甘特图）

四、测试计划

4.1 测试总纲

测试目标：验证图书馆管理系统Alpha版本核心功能的正确性、稳定性与易用性，确保满足用户基本需求与性能指标；测试范围覆盖核心业务功能、非功能需求及用户交互体验；测试与开发同步进行，采用“单元测试-集成测试-系统测试”的分层测试策略。

4.2 测试组织与职责

角色	负责人	核心职责
统筹	黄思博	制定测试计划、设计测试用例、统筹测试进度、分析测试结果
单元测试	颜嘉盈、何昊天	负责后端接口与算法的单元测试，编写测试代码
集成测试	袁斯楷、颜嘉盈	负责前后端集成测试，验证功能联动与接口兼容性
系统测试	黄思博、袁斯楷	负责系统整体功能与性能测试，模拟真实用户场景
用户测试人员	邀请20名目标用户（17名读者、3名管理员）	参与易用性测试，提供真实使用反馈

4.3 测试类型与内容

4.3.1 功能测试

测试内容：覆盖图书管理、读者管理、借还业务、预约服务等核心功能，重点验证以下场景：

1. 图书检索：多关键词模糊搜索、筛选条件组合查询、排序功能有效性；

2. 读者管理：不同类型读者权限区分、临时读者权限设置与过期处理；

3. 借还流程：借阅资格校验、超期判断与罚金计算、续借功能限制；

4. 预约服务：优先级判断、到馆提醒发送、预约过期取消。

测试方法：采用黑盒测试，设计测试用例覆盖正常场景与异常场景，使用Postman进行接口测试，人工操作验证界面功能。

4.3.2 性能测试

测试内容：

1. 响应时间：普通操作（借还、检索）响应时间<3秒，复杂查询（统计分析）<5秒；

2. 并发性能：模拟5000名用户同时在线，100名用户同时检索的场景，系统无崩溃且响应正常；

3. 稳定性：连续72小时运行系统，核心功能无异常。

测试工具：使用JMeter模拟并发用户，通过系统日志统计响应时间与错误率。

4.3.3 安全性测试

测试内容：

1. 身份认证：非法用户无法登录，权限越界操作被拒绝；

2. 数据安全：用户密码加密存储，数据传输加密；

3. 操作日志：读者权限修改、罚金收取等关键操作有完整日志记录。

测试方法：人工模拟非法登录与权限越界操作，使用Wireshark抓取传输数据验证加密效果。

4.3.4 易用性测试

测试内容：界面布局合理性、操作流程简洁性、提示信息清晰度，重点关注特殊用户（如老年教职工）的操作体验。

测试方法：邀请目标用户完成指定任务（如“预约一本考研图书”“处理超期图书”），记录完成时间与操作难度评分，收集用户反馈。

4.4 测试进度安排

测试阶段	时间安排（第12-14周）	测试内容	交付成果
单元测试	第12周（与开发同步）	后端接口、算法	单元测试报告、测试代码
集成测试	第13周下半周	前后端功能联动、接口兼容性	集成测试报告、Bug清单
系统测试	第14周上半周	功能完整性、性能指标、安全性	系统测试报告、性能分析报告
易用性测试	第14周下半周	界面体验、操作流程、提示清晰度	易用性测试报告、用户反馈汇总