目录

 

摘　　要

1　绪论

1.1　选题背景与意义

1.2　国内外研究现状

1.3　本文的研究路线

2　相关技术

2.1　开发框架介绍

2.1.1　SpringBoot框架

2.1.2　Vue.js框架

2.1.3　MyBatis-Plus框架

2.2　其他技术

2.2.1　BigModel智谱AI大模型开放平台

2.2.2　MySQL数据库

2.2.3　Redis数据库

2.2.4　Arco Design组件库

3　协同过滤算法的原理及应用

3.1　协同过滤算法的原理

3.2　协同过滤算法在本文中的应用

4　系统分析

4.1　可行性分析

4.2　需求分析

4.2.1　用户功能需求分析

4.2.2　管理员功能需求分析

5　系统设计

5.1　系统功能结构设计

5.2　数据库设计

5.2.1　数据库概念设计

5.2.2　数据库逻辑设计

6　系统实现

6.1　注册登陆模块的实现

6.2　题库与竞赛模块的实现

6.2.1　用户端题库部分的实现

6.2.2　管理员端题库部分的实现

6.3　讨论模块的实现

6.3.1　用户端讨论部分的实现

6.3.2　管理员端讨论部分的实现

6.4　代码沙箱模块的实现

6.4.1　判题服务与代码沙箱的关系

6.4.2　代码沙箱的具体实现

6.5　信息管理模块的实现

6.5.1　用户信息

6.5.2　平台信息

6.6　商城与课程模块的实现

6.6.1　商城部分的具体实现

6.6.2　课程部分的具体实现

7　系统测试

7.1　测试目的

7.2　测试环境

7.3　测试内容

7.3.1　用户端功能测试用例

7.3.2　管理员端功能测试用例

7.3.3　模块专项测试用例

7.3.4　性能与安全测试

7.4　测试结果

8　总结

视频演示

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摘　　要

随着科技的迅猛发展与数字化时代的到来，编程学习已逐渐成为社会关注的焦点。然而，现有的在线评判（Online Judge，OJ）系统和传统编程学习平台在满足初学者个性化学习需求方面仍存在诸多不足。为此，本文设计开发了融合多模态协同过滤技术的智能化编程学习平台，旨在通过自主构建代码沙箱、创新引入多模态协同过滤推荐机制、融合AI辅助编程技术，为编程初学者提供更精准、高效的学习支持。

平台核心模块包括：具备独立判题能力且可复用于多种执行场景的代码沙箱模块；融合用户行为、题目特征、标签偏好等多维度信息的多模态协同过滤推荐模块；以及基于大模型技术实现的AI辅助模块，为用户提供代码质量分析、优化建议与个性化学习路径规划。此外，系统支持管理员对题库、推荐、竞赛、用户、讨论、商城与课程等资源进行统一管理，普通用户则可完成题目练习、竞赛参与、讨论互动、课程学习与商品浏览等操作。

系统前后端分别使用了Vue框架和SpringBoot框架，数据存储采用MySQL，并集成智谱AI大模型开放平台实现AI辅助功能。

关键词：编程学习平台；代码沙箱；协同过滤推荐；AI辅助编程

4　系统分析

本章首先对系统进行可行性分析，接着分别从管理员功能和用户功能两个模块进行需求分析。

4.1　可行性分析

系统前端采用Vue框架，支持响应式开发，能够实现良好的交互体验，后端基于SpringBoot框架开发，具有开发速度快、简单、高效的特点，能够满足平台日常的应用需求。数据存储方面，系统采用MySQL数据库，结合Redis缓存机制，有效减少了数据库的访问压力，提升了系统的响应速度，因此具有技术可行性。

中国作为人口大国，人口规模庞大，这为编程学习平台提供了广阔的市场空间和潜在用户群体。平台开发初期仅需投入少量资金用于服务器组建等基础设施，后续可通过提供高质量的算法课程和竞赛报名服务实现盈利。通过合理定价和优质内容，平台能够吸引大量用户，形成稳定的收入来源。此外，平台还可通过增值服务、广告合作等方式进一步拓展盈利渠道，具备良好的经济可行性。

本平台面向编程学习者与初学者，具备刷题、推荐、课程、竞赛、讨论、商城等功能，基本满足用户在“学、练、赛、评、问”五个维度的核心需求。能够提升用户的学习成就感与参与度，有助于形成良性的学习生态，具备较强的用户可接受性与推广价值。

4.2　需求分析

本编程学习平台的核心角色分为管理员和用户两种角色，分别负责平台的内容管理与日常使用。为了便于说明系统功能与用户的关系，按照管理员的系统功能与用户的系统功能进行划分，分别绘制出“用户功能模块”和“管理员功能模块”的系统用例图，如下图4-1、图4-2所示。

4.2.1　用户功能需求分析

普通用户为平台的主要使用者，编程学习平台的用户用例图如图4-1所示。

图4-1　编程学习平台用户用例图

具体包括以下几个模块：

题库模块：平台提供编程题库供用户浏览，支持按标签、难度等条件筛选题目。提供“随机一题”功能增加用户刷题的趣味性。支持多模态推荐机制[15]的题目推送，系统会根据用户行为及题目特征推荐题目，在做题过程中，用户可在线编写并提交代码，系统通过代码沙箱返回评测结果；此外，平台还提供AI辅助功能，能够对用户提交的代码进行质量分析、优化建议与学习路径规划。用户还可发布题解，与其他用户在题目讨论区进行评论、交流、学习，查看自己提交的历史与判题情况。

竞赛模块：用户可以查看平台发布的编程竞赛，查看竞赛说明和竞赛规则，，通过“我的竞赛”页面管理已报名的竞赛。在竞赛时间内完成题目和提交代码，系统进行评测更新，在竞赛结束后查看竞赛得分和排名，评估自身水平，提升能力。

个人信息模块：在个人中心可以修改昵称、头像、密码等基本信息，平台也展示用户的总排名、答题数据、竞赛数据等。

讨论模块：用户可进入平台讨论区，浏览热门或最新话题，发布讨论，参与评论与互动。支持对评论进行回复、删除等操作，讨论内容还可进行点赞、收藏与查看。讨论模块支持嵌套评论结构，用户可在收藏夹中管理自己感兴趣的讨论内容，同时支持对自己发布的讨论进行修改与删除。

商城模块：平台提供学习资源商城供平台用户进行查看购买，用户可根据自己的兴趣进行课程资料、书籍、工具等商品的购买、学习拓展。

课程模块：平台提供丰富的在线课程资源，覆盖基础语法、算法题型、面试技巧等多个方向。用户可按需浏览、学习课程内容，帮助用户系统化掌握编程知识、夯实基础。

4.2.2　管理员功能需求分析

管理员主要负责平台内容维护与运营管理，编程学习平台管理员用例如图4-2所示。

图4-2　编程学习平台管理员用例图

具体包括以下几个模块：

题库管理模块：管理员可浏览并管理题库内容，支持使用“随机一题”功能及开启推荐功能以模拟用户视角进行体验与测试。在创建题目时，平台提供AI自动生成题目功能，提升题库更新效率。管理员还可查看每道题目的提交记录，发布参考题解，并对题目的内容进行修改或删除操作，从而保障题库质量与时效性。

推荐管理模块：平台为管理员提供丰富的数据统计与可视化分析功能，包括用户增长趋势、推荐算法使用频率、题目难度分布、通过率、编程语言使用情况、题目浏览量与讨论区活跃度等。管理员可依据不同时间段的变化趋势，评估当前推荐配置策略的有效性与优劣，并通过动态调整推荐算法中各项权重配置，优化推荐效果，提升用户体验。

竞赛管理模块：管理员具备与普通用户相同的竞赛参与能力，可浏览竞赛、报名参赛、提交代码、查看排名。同时，管理员还可创建、编辑或删除竞赛，设置比赛时限、题目内容与规则。

用户管理模块：管理员可管理平台所有用户的信息，包括查看与编辑用户资料、调整用户权限（如设置为平台管理员）、修改用户状态（如启用、封号、注销等），确保平台运行环境的稳定性与安全性。

讨论管理模块：管理员可浏览全站讨论内容，发布新讨论或评论他人内容。同时具备更高权限，可对所有用户发布的讨论内容进行修改与删除操作，以维护讨论区的健康秩序。管理员同样可对讨论内容进行点赞、收藏、查看收藏夹等操作，与用户保持良好互动。

商城管理模块：除普通用户可进行的浏览与购买操作外，管理员可对商城商品进行编辑、上架或下架，保障商品内容的准确性与时效性，提升平台的服务价值。

学习管理模块：管理员不仅可以浏览课程资源、观看教学内容，还具备对课程的添加、修改与删除权限，以确保平台课程内容的完整性、丰富性与质量，为用户提供优质的学习体验。

5　系统设计

本章介绍了基于多模态协同过滤算法的智能编程学习平台的总体设计，详细介绍了系统功能结构设计、数据库表设计，对该系统进行了较为全面的阐述。

5.1　系统功能结构设计

系统的功能模块设计分为两个部分，分别是用户端和管理员端，用户功能模块方面，平台主要面向编程学习者提供六大核心功能，以满足用户在“学、练、赛、评、问”各阶段的学习需求。

首先，题库模块支持题目浏览、筛选与搜索，用户可在线提交代码，系统通过代码沙箱返回评测结果，整合AI模型提供代码质量分析与优化建议，提升学习效率。同时，用户还可发布题解、参与题目评论互动、查看历史提交记录，促进交流与反思。其次，推荐模块通过多模态协同过滤算法，综合用户行为、题目特征与标签相似度，实现个性化题目推荐。竞赛模块允许用户报名参与在线竞赛，在限时内完成编程任务并查看排名，讨论模块支持用户发布讨论、评论回复、点赞收藏等操作，个人中心模块提供用户信息修改、做题记录查询、平台排名展示等功能，最后，课程与商城模块整合丰富课程资源与辅助学习商品，用户可按需学习课程视频或购买学习资料，用户端的具体功能模块设计如图5-1所示。

图5-1　用户端功能模块结构图

系统的管理员端是系统的核心，管理员不仅具备用户端的所有功能，还为后台系统管理员提供内容管理和平台运营功能。首先，题库管理模块支持管理员创建、编辑、删除题目、AI智能生成题目功能，以提升题库构建效率。推荐配置管理模块则允许管理员查看平台推荐相关的关键数据指标，如用户活跃度、推荐调用频率结合数据趋势动态调整算法权重参数，持续优化推荐效果。竞赛管理模块涵盖竞赛的发布、修改、删除，确保竞赛模块的灵活运作。用户管理模块支持为管理员提供平台用户的角色权限分配、修改，可以对用户账号启用、禁用、注销等操作。讨论管理模块则赋予管理员对所有讨论帖的编辑、删除等高权限操作，为社区营造健康有序的讨论环境。此外，商城与课程管理模块使管理员能够完成商品与课程的上架、下架、内容维护等工作，确保平台内容的丰富性与时效性，为用户提供更高质量的学习支持服务。管理员端的具体功能模块设计如图5-2所示。

图5-2　管理员端功能模块结构图

5.2　数据库设计

5.2.1　数据库概念设计

图5-3　用户实体属性图

图5-4　题目实体属性图

图5-5　题目提交实体属性图

图5-6　用户评分实体属性图

图5-7　讨论实体属性图

图5-8　评论实体属性图

图5-9　竞赛实体属性图

图5-10　推荐配置实体属性图

图5-11　系统E-R图

5.2.2　数据库逻辑设计

表5-1　用户表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
user_account	Varchar(256)	NOT NULL	账号
user_password	Varchar(512)	NOT NULL	密码
gender	Tinyint	NULL	性别（0为女性，1为男性）
school	Varchar(256)	NULL	就读学校
email	Varchar(512)	NULL	邮箱
submit_num	Int Default 0	NOT NULL	题目提交数

续表5-1　用户表

字段名	数据类型	是否为空	注释
accepted_num	Int Default 0	NOT NULL	题目通过数
pass_rate	Decimal	NULL	通过率
user_name	Varchar(256)	NULL	用户昵称
user_avatar	Varchar(1024)	NULL	用户头像
user_profile	Varchar(512)	NULL	用户简介
user_state	Varchar(256)	NULL	用户状态（0-正常/1-注销/2-封号）
user_role	Varchar(256)	NOT NULL	用户角色（用户/管理员）
create_time	Datetime	NOT NULL	创建时间
update_time	Datetime	NOT NULL	更新时间
is_delete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0 - 未删除，1 - 删除）

题目表（question）是系统中存储题目信息的核心表，用于记录题目的基本信息、判题配置以及用户提交数据，如表5-2所示：

表5-2　题目表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
title	Varchar(512)	NOT NULL	标题
content	Text	NOT NULL	内容
tags	Varchar(1024)	NULL	标签
difficulty	Tinyint	NULL	难度（1-简单2-中等3-困难）
view_count	Int	NULL	题目浏览数
submit_num	Int	NOT NULL	题目提交数
accepted_num	Int	NOT NULL	题目通过数
judge_case	Text	NULL	判题用例
judge_config	Text	NULL	判题配置
user_id	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
create_time	Datetime	NOT NULL	创建时间
update_time	Datetime	NOT NULL	更新时间
is_delete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0 - 未删除，1 - 删除）

表5-3　题目提交表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
language	Varchar(128)	NOT NULL	编程语言
code	Text	NOT NULL	用户代码
judge_info	Text	NULL	判题信息
status	Int	NOT NULL	判题状态（0-待判题、1-判题中、2-成功、3-失败）
question_id	Bigint	NOT NULL	题目id（外键）
user_id	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
score	Int	NULL	用户评分
create_time	Datetime	NOT NULL	创建时间
update_time	Datetime	NOT NULL	更新时间
is_delete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0 - 未删除，1 - 删除）

表5-4　用户评分表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
question_id	Bigint	NOT NULL	题目id（外键）
user_id	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
score	Int	NOT NULL	评分
create_time	Datetime	NOT NULL	创建时间
update_time	Datetime	NOT NULL	更新时间
is_delete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-5　讨论表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
title	Varchar(512)	NULL	标题
content	Text	NULL	内容
tags	Varchar(1024)	NULL	标签
postThumbNum	Int	NOT NULL	点赞数

续表5-5　讨论表

字段名	数据类型	是否为空	注释
postFavourNum	Int	NOT NULL	收藏数
viewCount	Int	NOT NULL	浏览数
postUserId	Bigint	NOT NULL	创建用户
createTime	Datetime	NOT NULL	创建时间
updateTime	Datetime	NOT NULL	更新时间
isDelete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-6　评论表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
questionId	Bigint	NOT NULL	题目id（外键）
postId	Bigint	NOT NULL	讨论id（外键）
userId	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
content	Varchar(500)	NOT NULL	评论内容
commentId	Int	NULL	父评论id（外键）
createTime	Datetime	NOT NULL	创建时间
isDelete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-7　竞赛表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
title	Varchar(255)	NOT NULL	标题
context	Varchar(255)	NULL	比赛描述
competeTime	Int	NULL	比赛时长（分钟）
beginTime	Datetime	NULL	开始时间
userAvatar	Varchar(255)	NULL	创建者头像
userId	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
createTime	Datetime	NOT NULL	创建时间
status	Tinyint	NOT NULL	比赛状态（0-未开始、1-进行中、2-已结束）
participantLimit	Int	NULL	人数限制

续表5-7　竞赛表

字段名	数据类型	是否为空	注释
scores	Int	NULL	分数
isDelete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-8　竞赛题目表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
title	Varchar(255)	NOT NULL	题目标题
content	Text	NULL	题目内容
judgeCase	Text	NULL	判题用例（json数组）
judgeConfig	Text	NULL	判题配置（json对象）
competitionId	Bigint	NOT NULL	比赛id（外键）
createTime	Datetime	NOT NULL	创建时间
score	Int	NULL	分数
isDelete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-9　竞赛报名表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id userId	Bigint Bigint	NOT NULL NOT NULL	编号（主键、外键） 用户id（外键）
competitionId	Bigint	NOT NULL	比赛id（外键）
createTime	Datetime	NOT NULL	创建时间
score	Int	NULL	分数
status	Int	NULL	状态（0-未参赛，1-已参赛）
isDelete	Tinyint	NOT NULL	逻辑删除（0-未删除，1-删除）

表5-10　推荐系统配置表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
cosine_similarity_weight	Double	NULL	余弦相似度权重
pearson_similarity_weight	Double	NULL	皮尔逊相似度权重
user_avg_score_weight	Double	NULL	用户平均评分权重
question_avg_score_weight	Double	NULL	题目平均评分权重
view_count_weight	Double	NULL	浏览次数权重
tag_similarity_weight	Double	NULL	标签相似度权重
new_question_boost	Double	NULL	新题目额外权重
days_half_life	Int	NULL	时间衰减半衰期
max_view_count	Double	NULL	最大浏览次数
update_time	Double	NOT NULL	更新时间

表5-11　题目浏览日志表

字段名	数据类型	是否为空	注释
id	Bigint	NOT NULL	编号（主键、外键）
question_id	Bigint	NOT NULL	题目id（外键）
user_id	Bigint	NOT NULL	用户id（外键）
view_time	Datetime	NOT NULL	浏览时间

6　系统实现

6.1　注册登陆模块的实现

图6-1　主页页面

图6-2　注册页面

图6-3　登录页面

图6-4　登录过程时序图

6.2　题库与竞赛模块的实现

6.2.1　用户端题库部分的实现

图6-5　题库浏览页面

图6-6　推荐题目页面

推荐算法的部分代码如下：

    public List<Question> recommendQuestions(Long userId, int topN) {

        int submitCount = Math.toIntExact(questionSubmitMapper.selectCount(

                new QueryWrapper<QuestionSubmit>().eq("user_id", userId)));

        if (submitCount == 0) {

            return getPopularQuestions(topN);}

        List<Question> allQuestions = questionMapper.selectList(new QueryWrapper<>());

        if (submitCount < SUBMIT_COUNT_THRESHOLD) {

            return allQuestions.stream()

                    .sorted(Comparator.comparingDouble(q ->

                            -0.6 * computePopularityScore(q) - 0.4 * computeRecommendationScore(userId, q.getId())))

                    .limit(topN)

                    .collect(Collectors.toList());}

        return allQuestions.stream()

                .sorted(Comparator.comparingDouble(q -> -computeRecommendationScore(userId, q.getId())))

                .limit(topN)

                .collect(Collectors.toList());}

图6-7　推荐算法时序图

图6-8　题目详情页面

图6-9　提交代码时序图

图6-10　判题服务时序图

图6-11　判题信息页面

图6-12　代码分析时序图

图6-13　AI分析结果页面

图6-14　提交记录页面

图6-15　提交详情页面

图6-16　竞赛页面

图6-17　竞赛报名页面

图6-18　竞赛详情页面

6.2.2　管理员端题库部分的实现

图6-19　题目管理浏览页面

图6-20　创建题目页面

部分代码如下：

    @PostMapping("/getQuestion/ai")

    public BaseResponse<QuestionAddRequest> getQuestionByAI(HttpServletRequest request) {

        List<ChatMessage> chatMessageList = new ArrayList<ChatMessage>();

        ChatMessage systemChatMessage = new ChatMessage(ChatMessageRole.USER.value(),        AIConstant.AUTO_CREATE_QUESTION);

        chatMessageList.add(systemChatMessage);

        String result = aiManager.doRequest(chatMessageList, Boolean.FALSE, STABLE_TEMPERATURE);

        int start = result.indexOf("{");

        int end = result.lastIndexOf("}");

        String json = result.substring(start, end + 1);

        QuestionAddRequest questionAddRequest = GSON.fromJson(json, QuestionAddRequest.class);

        return ResultUtils.success(questionAddRequest);

    }

图6-21　AI生成题目时序图

图6-22　题目修改页面

图6-23　创建竞赛页面

图6-24　创建竞赛时序图

6.3　讨论模块的实现

6.3.1　用户端讨论部分的实现

图6-25　讨论页面

图6-26　发表评论时序图

图6-27　讨论详情页面

图6-28　获取评论列表时序图

图6-29　发布讨论页面

图6-30　我的讨论页面

图6-31　我的收藏页面

6.3.2　管理员端讨论部分的实现

图6-32　讨论管理浏览页面

图6-33　讨论修改页面

6.4　代码沙箱模块的实现

6.4.1　判题服务与代码沙箱的关系

图6-34　判题模块关系图

部分代码如下：

@PostMapping("/execute")
public ExecuteCodeResponse executeCode(@RequestBody ExecuteCodeRequest executeCodeRequest) {
    CodeSandboxTemplate sandboxTemplate = CodeSandboxFactory.getInstance(executeCodeRequest.getLanguage());
    return sandboxTemplate.executeCode(executeCodeRequest);
}

图6-35　判题业务流程图

6.4.2　代码沙箱的具体实现

图6-36码沙箱执行时序图

6.5　信息管理模块的实现

6.5.1　用户信息

图6-37　修改信息页面

图6-38　修改密码页面

图6-39　添加用户页面

图6-40　用户管理页面

图6-41　用户信息修改页面

6.5.2　平台信息

图6-42　排名信息页面

图6-43　平台数据信息页面

图6-44　推荐算法权重配置页面

算法权重配置部分代码如下：

  public boolean updateConfig(RecommendationConfig config) {

        // 设置更新时间

        config.setUpdateTime(LocalDateTime.now().toDate());

        // 获取最新配置，如果有则更新，否则插入新记录

        RecommendationConfig latest = configMapper.getLatestConfig();

        if (latest != null) {

            config.setId(latest.getId());  // 设置已有记录的 ID

            return configMapper.updateById(config) > 0;

        } else {

            return configMapper.insert(config) > 0;

        }

    }

图6-45　题目提交列表页面

6.6　商城与课程模块的实现

6.6.1　商城部分的具体实现

图6-46　商城浏览页面

图6-47　商城管理页面

图6-48　编辑商品页面

6.6.2　课程部分的具体实现

图6-49　课程浏览页面

图6-50　编辑商品页面

图6-51　编辑课程页面

7　系统测试

7.1　测试目的

在日常开发中，由于代码的复杂程度、人为操作等因素，系统难免会出现各种错误。这些错误可能表现为功能异常、系统崩溃甚至数据泄露等严重后果。通过系统测试，可以有效地发现并修复这些错误，从而避免错误在正式环境中出现，提高系统的可靠性、安全性与用户体验。

7.2　测试环境

测试环境组件	配置说明
客户端	Windows11/Chrome浏览器最新版
前端框架	Vue3+Arco Design
后端框架	SpringBoot2.7+MyBatis-Plus
数据库	MySQL8.0
缓存组件	Redis6.2
模拟接口工具	JSONServer（用于商城与课程模块数据模拟）
服务器系统	CentOS7.9/Nginx+SpringBoot部署
测试工具	Postman（接口测试）、JMeter（性能测试）、Chrome控制台（功能验证）

7.3　测试内容

本系统测试主要分为接口测试、功能测试、性能测试和安全测试四个部分。测试采用黑盒测试方法，接口驱动法。

测试流程如下，首先通过后端接口调试文档对主要接口进行请求测试，检测参数的异常是否出现，并进行异常处理；而后，基于功能进行功能测试用例设计，尽可能覆盖管理端和用户端两种角色的操作，其次，借助Apache JMeter工具对推荐、判题两个接口进行100并发用户访问，进行压力压测；最后，通过角色权限和数据权限检查，防止未登录用户对敏感数据或功能的访问和使用，确保平台稳定，安全可靠运行。

首先通过平台后端的调试接口先进行接口测试，接着使用具体账号进行系统的功能测试，后端接口测试如图7-1所示。

图7-1　后端接口测试图

7.3.1　用户端功能测试用例

用户端测试用例设计如表7-1所示：

表7-1　用户端测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_User_001	注册账号	点击注册账号，输入账号、密码、确认密码和验证码	输入注册账号：koala code，密码7911230124，确认密码：7911230124后，注册成功	与预期结果一致
TC_User_002	登录账号	输入账号、密码后登录系统	输入账号：koala code，密码7911230124，登录成功	与预期结果一致
TC_User_003	开启推荐功能	点击题库的显示推荐按钮	显示带有推荐列表的题库	与预期结果一致
TC_User_004	提交题目	在做题页面输入相应的代码，然后点击提交代码	正常提交成功后显示判题结果，弹出题目评分弹窗	与预期结果一致

续表7-1　用户端测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_User_005	发表评论	在做题页面和讨论详情页面发表评论	发表成功后页面渲染评论列表，支持嵌套评论功能	与预期结果一致
TC_User_006	发布讨论	进入发布讨论页面，编辑讨论信息发布	输入标题：测试讨论，标签：测试，内容：测试功能，后显示发布成功	与预期结果一致
TC_User_007	参加竞赛	在竞赛页面报名参赛	报名成功后在我的竞赛列表显示	与预期结果一致
TC_User_008	AI代码分析	在做题页面点击AI代码分析	显示弹窗，包括AI分析结果	与预期结果一致
TC_User_009	修改个人信息	在个人信息页面修改个人信息及密码	修改性别为女，提示修改成功或者修改失败	与预期结果一致
TC_User_0010	点赞收藏讨论	在讨论页面点赞、收藏自己喜欢的讨论	点赞、收藏成功，收藏夹中显示收藏的讨论	与预期结果一致

7.3.2　管理员端功能测试用例

管理员端测试用例设计如表7-2所示：

表7-2　管理员端测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_001	创建题目	点击创建题目，输入题目标题，内容，标签，难度，判题配置等相关信息	题目：a+b标签：加法，难度：简单，内容：输出a+b的和，判题用例：输入1 1输出：2	与预期结果一致
TC_Admin_002	创建竞赛	在竞赛页面，输入竞赛相关信息	竞赛名称：周赛描述：平台第一场周赛	与预期结果一致

续表7-2　管理员端测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_003	AI生成题目	在创建题目页面点击AI生成题目	自动生成题目，并填充到输入框	与预期结果一致
TC_Admin_004	管理用户	在用户管理页面，修改用户的信息及权限	修改账号为cheshi用户的权限为管理员，显示修改成功	与预期结果一致
TC_Admin_005	管理讨论	在讨论管理页面，修改讨论的相关信息	在讨论内容追加上一句hello，world后提交，显示修改成功	与预期结果一致
TC_Admin_006	管理商城和课程	在课程管理、商城管理页面修改相关信息	修改商品单价后重新上架，显示修改成功	与预期结果一致
TC_Admin_007	查看平台数据	点击平台数据按钮，获取平台相关信息	正确返回平台各种数据	与预期结果一致
TC_Admin_008	修改推荐配置	在推荐配置调整余弦相似度参数为0.2	正确修改参数，修改后的推荐配置生效	与预期结果一致

7.3.3　模块专项测试用例

在对用户和管理员端的核心功能进行测试后，再根据题库管理、讨论管理、用户管理、商城管理、课程管理的模块特点分别测试，确保核心功能的运行稳定，题库管理模块用例设计如表7-3所示：

表7-3　题库管理测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_009	随机一题	题库页面点击随机一题按钮，随机进入一道题。	显示随机题目	与预期结果一致

续表7-3　题库管理测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_010	更新题目	在题库管理页面，对已经发布的题目进行更新修改	更新成功	与预期结果一致
TC_Admin_011	删除题目	在题库管理页面，对已发表的题目点击删除按钮	删除成功	与预期结果一致
TC_Admin_012	创建题目	点击创建题目，输入创建的题目、标签、判题配置后点击提交	创建题目	与预期结果一致

讨论管理模块用例设计如表7-4所示：

表7-4　讨论管理测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_User_011	用户发布讨论	在发起讨论页面编辑讨论内容后点击发布	发布成功	与预期结果一致
TC_User_012	用户讨论历史	点击我的讨论，进入我的讨论页面，包含所有用户历史发表的讨论	显示个人讨论历史	与预期结果一致
TC_User_013	用户讨论修改	在个人讨论历史页面对已发布的讨论修改	修改成功	与预期结果一致
TC_User_014	用户讨论删除	在个人讨论历史页面对已发布的讨论点击删除	删除成功	与预期结果一致

商城管理模块用例设计如表7-5所示。

表7-5　商城管理测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_013	添加商品	点击添加按钮进入添加页面，输入名称、描述、价格、图片、URL点击确定	添加成功	与预期结果一致
TC_Admin_014	修改商品	点击商品后的编辑按钮，对商品的名称、描述、价格、图片、URL进行修改	修改成功	与预期结果一致
TC_Admin_015	删除商品	点击商品后的删除按钮	删除成功	与预期结果一致

课程管理模块用例设计如表7-6所示：

表7-6　课程管理测试用例表

TC	测试功能	操作步骤	预期结果	实际结果
TC_Admin_016	添加课程	点击添加按钮进入添加页面，输入课程名称、内容、标签、URL，点击确定	添加成功	与预期结果一致
TC_Admin_017	编辑课程	点击课程后的编辑按钮，对课程的名称、内容、标签、URL编辑后，点击确定	编辑成功	与预期结果一致
TC_Admin_018	删除课程	点击课程后的删除按钮	删除成功	与预期结果一致

7.3.4　性能与安全测试

为了验证系统在高并发访问下的稳定性与响应能力，本文选取了平台使用频率较高的推荐接口、判题接口、首页加载接口及商城数据接口作为测试对象，采用Apache JMeter工具进行性能压力测试。测试模拟100名并发用户同时访问系统，每个用户对目标接口发起1次请求。通过收集各接口的平均响应时间、最大响应时间与成功率指标，综合评估系统的抗压能力与响应性能，系统核心接口性能测试数据如表7-7所示。

表7-7　系统核心接口性能测试数据表

接口名称	并发用户数	平均响应时间（ms）	最大响应时间（ms）	成功率（%）
推荐接口	100	488	1212	98.6
判题接口	100	233	752	100
首页加载接口	100	112	356	100
商城数据接口	100	49	90	100

为了保障智能编程学习平台在实际运行中的安全性，像越权访问等安全隐患，从账户权限管理、接口访问控制、数据传输安全进行了安全测试，如表7-8所示。

表7-8　权限管理用例表

测试用例	操作说明	预期结果	实际结果
非登录状态访问题库页面	未登录用户访问/question	被重定向至登录页面或返回403	与预期结果一致
普通用户访问后台管理接口	访问/admin等管理员接口	无权限	与预期结果一致
管理员删除普通用户发布内容	管理员删除用户发布讨论、评论	删除成功	与预期结果一致
用户只能修改自身信息	普通用户尝试修改他人账号数据	返回错误或无权限	与预期结果一致

7.4　测试结果

通过对编程学习平台的测试，系统的功能基本完整，设计目标基本达到，可以根据使用者使用得到预期的功能响应。测试覆盖了系统的主要功能模块，包括管理员端与用户端的核心功能、推荐功能、平台判题功能、AI辅助功能等。并对系统的性能、稳定性、安全性进行了测试与评估。在测试过程中也发现了系统的部分问题和不足，将在下一步工作中进行修复、改进与优化，进一步提升整体系统性能和体验。

8　总结

随着数字化时代的不断推进，编程教育的重要性日益凸显。面对现有在线评判系统、传统编程学习平台等无法满足个性化推荐、提升实际实践能力等不足，本文设计并开发了基于多模态协同过滤算法的智能编程学习平台。依托于平台自主代码沙箱技术为学习者提供了安全可靠的编程学习环境，同时融合多维度的用户行为数据与题目特征，实现了多模态协同过滤算法对平台题目进行个性化推荐，帮助初学者高效提升编程实践能力。

在本论文的研究与开发过程中，分析了系统需求、系统的架构设计、功能模块设计与关键技术选型等问题。通过实际开发实现了平台所需的各种功能，最后通过系统测试验证，平台在满足编程初学者学习需求的同时，展现出良好的可扩展性与用户交互体验，能够为广大编程学习者提供优质的学习资源与服务支持。

当然，系统在当前阶段仍存在一定的局限性。例如推荐算法仍有优化空间，AI模型的调用与适配尚待进一步加强，用户体验方面也有待持续打磨。未来工作中，将继续对平台进行迭代优化，进一步提升系统性能与智能化水平，力求打造更全面、更高效的编程学习平台。

视频演示

https://live.csdn.net/v/508277