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附件3

文山学院本科生毕业论文（设计）开题报告

姓名

性别

学号

学院

专业

年级

论文题目

基于协同过滤算法的高考志愿推荐系统的设计与实现

□教师推荐题目  □自拟题目

题目来源

题目类别

指导教师

选题的目的、意义(理论意义、现实意义):

高考是中国的大学招生的学术资格考试，在目前看来，高考的考试类型有两种，一种是文理分科，另一种是新高考模式。传统的文理分科是将学生分成两个类型，一种是文科，除了语数外三门课以外需要学习政史地，理科相对应的就需要学习物化生。根据学生的高考成绩和每个大学在所对应省份的总体招生计划来分梯度划线，也就是我们常说的重本线，二本线和专科线。

高考填报志愿对每个考生都非常重要，每年全国有数百万家庭使用网络了解高考支援志愿信息并推荐填报志愿。对于很大一部分考生和家长来说，短时间了解全国数千所高等院校的招生标准、历史录取分数、专业要求等信息非常困难。往往由于信息的缺失或错误造成高考志愿与考生成绩之间的较大差异，对考生造成不可挽回的损失。

选题的研究现状（国内外相关研究综述）：

  1、传统填报方法效率低、效果差。

目前，全国大部分省（自治区、直辖市）都是高考成绩公布后开始填报志愿，大部分家长和考生仅仅利用招生考试机构公布志愿填报日程几天时间，从近2700所高校和500多个专业中做出选择，对很多毫无经验的家长和考生来说“难于上青天”。因为影响高考志愿因素太多，如考生职业生涯规划、个人和家庭情况、分数、院校、专业、城市、高考志愿政策规则、填报策略技巧、近3到5年录取数据、录取概率测算、就业情况等，如果仅在几天内通过传统手段，以手工查阅书籍材料，往往会因为资料难找、耗时长、易疲劳出错等原因，填报志愿和最终录取去向往往不尽如人意。

2、填报方案不科学，录取不满意案例多。

《中国青年报》社会调查中心发起的一项10万人参加的抽样调查，超过71.2%的人后悔当年的高考志愿。我们可以在新闻媒体或网络上看到很多志愿填报不科学的典型案例，其中很多是高材生。

2008年周某以青海省第三名的成绩被北京大学生命科学学院录取，两年后周某选择转学到了北京工业技师学院。2017年李某从中国科学技术大学退学补习，2018年高考以云南省理科第8名的好成绩拒绝清华大学和北京大学发出的邀请，选择了四川大学口腔专业。2017年广西理科高考第3名考生，填错高考志愿批次，最后通过征集获得录取。2017年浙江省646高分考生竟报考独立学院，全省被独立学院录取的600分以上考生多达9人。

现实中，还有很多高考过来人默默承受着高考志愿填报失误带来的痛，比如对专业不满意、对院校不满意、填错批次、错过填报时间、被退档、毕业后从事与自己所学专业毫无关联的工作等。

在本项目中主要研究的是传统文理分科的高考模式，因为这种模式有着大量的数据支撑，提供训练，能够高精度地做出预测。而新考高模式刚刚施行，其数据是不足以支撑训练，从而做出预测。高考录取填报推荐志愿方式，梯度志愿和混合录取，经过不断优化，平行志愿已成为了高考录取的主流，大部分省份都采取平行志愿，所以本次项目也就平行志愿的录取方式来进行研究。即分数优先，满足偏好的方式，所以本项目着重对学生位次进行研究。针对高考这一热门话题，国内外都有着不少的专家学者对其进行研究，在过去的实践中，人们往往选用经典的时间序列方法来解决预测高校录取问题，即利用近5年高校录取的分数线，名次求平均值来预测当年的分数线，但是利用时间序列预测，就必须保证时间序列的过去值、当前值、和未来值之间存在着某种确定的函数关系。所以这养的预测是不够精确，不够完善的。除了基于时间序列的预测以外，还有人通过录取线差法来对高考录取进行研究，所谓录取线差是指考生意向院校当年平均录取分数与其所在招生批次录取控制分数线的差值。但是，每年高考试卷难度有别，造成了各个院校各年度的录取分数可能发生较大的变化。

论文(设计)主要内容（提纲）：

摘要

英文摘要

1  引言 

    1.  研究背景
    2. 1.2  研究的目的和意义

1.3  国内外研究现状

1.4  研究主要内容与技术

1.4.1研究内容

1.4.2研究技术

2  基于python爬虫的数据爬取和数据库的建立

2.1  高考信息表

2.5  数据库的建立

3  数据进行展示、科学分析和预测

3.1  基于echarts进行可视化展示

3.2  协同过滤推荐算法实现

3.4  数据管理功能

4  系统的建立和展示

4.1  基于springboot+mybatis后端开发

4.2  基于html、echarts、vue前端开发

4.3  系统的最终调试

5  结束语

参考文献

致谢

附录

拟研究的主要问题、重点和难点：

  • 掌上高考网站(https://www.gaokao.cn/)的专业大全信息和站点上具体某个学校的专业信息不对称，需要调整选择最优数据作为完整全面的专业信息存入数据库。（难点）

  • 掌上高考网站(https://www.gaokao.cn/)数据爬取失败处置(部分学校专业分数未公开上传到公网)。

  • 协同过滤算法进行专业推荐。（难点）

  • 数据可视化展示。（重点）

研究目标：

1、推荐系统：包含协同过滤算法的两种实现（基于用户、基于物品）、基础业务功能；

2、后台管理系统：数据管理；

3、爬虫：爬取历年高考分数、高考院校信息，并可以实时更新；

4、数据大屏驾驶舱：使用echarts+java+mysql完成数据统计分析；

研究方法、技术路线、实验方案、可行性分析：

研究方法

1、按照设计题目要求设计毕业设计方案，配合指导教师进行设计；

2、明确数据的来源，查找数据的途径，确保数据的稳定性；

3、接受指导教师指导，定时汇报工作内容，并就相关问题进行讨论；

4、理论联系实际，培养正确的工作方法和严谨的科学态度；

5、按照进度计划完成毕业设计并书写毕业论文。

技术路线

爬虫技术：使用python的requests框架采集高考数据API接口的历年高考数据(省控线、专业线、学校信息、专业信息等)

前端技术：echarts、vue.js

后端技术：springboot、mybatis

算法技术：协同过滤算法(基于用户+基于物品两种模式实现)

实验方案

  • 搭建echarts大屏可视化案例并集成到系统中；
  • SpringBoot+Vue.js前后端分离完成web开发;
  • 熟悉协同过滤算法的原理，并且编写算法代码对系统数据进行推荐；
  • 独立使用MySQL数据库和navicat终端完成数据表设计；

可行性分析

操作可行性

高考志愿推荐系统的登录界面简单易于操作，采用常见的界面窗口来登录界面，通过电脑进行访问操作，会员只要平时使用过电脑都能进行访问操作。此系统的开发采用java语言开发，基于B/S结构，这些开发环境使系统更加完善。本系统具有易操作、易管理、交互性好的特点，在操作上是非常简单的。因此本系统可以进行开发。

经济可行性

高考志愿推荐系统是基于B/S模式，采用Mysq数据库储存数据，所要求的硬件和软件环境，市场上都很容易购买，程序开发主要是管理系统的开发和维护。所以程序在开发人力、财力上要求不高，而且此系统不是很复杂，开发周期短，在经济方面具有较高的可行性。

法律可行性

此高考志愿推荐系统是自己设计的管理系统，具有很大的实际意义。因为无论是软件还是数据库，采用的都是开源代码，因此这个系统的开发和设计，并不存在侵权等问题，在法律上完全具有可行性。

综上所述，高考志愿推荐系统在技术、经济、操作和法律上都具有很高的可行性，开发此程序是可行的。

研究的创新之处：

  • Python采集海量高考相关数据(省控线、专业线、学校信息、专业信息等)约20W+条
  • 协同过滤算法进行个性化高考大学推荐
  • Echarts高考数据可视化展示

进度安排：

  1. 第1-3周熟悉题目，对的开发流程和使用进行熟悉和分析，完成开题报告、文献综述以及需求分析。
  2. 第4-5周完成总体设计，根据系统需要建立数据库。
  3. 第6-9周初步完成系统详细设计，实现基本功能。
  4. 第10-12周对系统进行细节完善。
  5. 第13-16周根据系统设计过程中的记录文挡及其功能编写毕业论文。

参考文献：

[1]刘昊,李民.基于SSM框架的客户管理系统设计与实现[J].软件导刊,2017,16(07):87-89

[2]孙乐康.基于SSM框架的智能Web系统研发[J].决策探索(中),2019(05):93

[3]明日科技．Java从入门到精通（第3版）．清华大学出版社．2014

[4]王金龙，张静.基于java+Mysql的高校慕课（MOOC）本系统设计[J].通讯世界，2017,（20）：276-277.

[5] 徐雯,高建华.基于Spring MVC及MyBatis的Web应用框架研究[J].微型电脑应用,2012,28(07):1-4+10

[6] 先巡,袁军.Ajax/Javascript在网页中的特效应用[J].黔南民族师范学院学报,2019,39(S1):100-103

[7] 王琴.基于Bootstrap技术的高校门户网站设计与实现[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2017,33(03):43-48

[8] 佘青.利用Apache Jmeter进行Web性能测试的研究[J].智能与应用,2012,2(02):55-57

[9] 蒲冬梅.软件项目可行性分析评审的要点[J].医院技术与软件工程,2017(24):54-55

[10]李丹. 派遣信息网络管理平台设计与实现[J]. 软件导刊,2016,15(03):97-98.

[11] 王琴.基于Bootstrap技术的高校门户网站设计与实现[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2017,33(03):43-48

[12]周寅,张振方,周振涛,张杨,基于Java Web的智慧医疗问诊管理系统的设计与应用[J].中国医学装备,2021,18(8):132-135.

[13]王福东,程亮.基于传统组态软件与Java相结合的水位监测分析系统[J].自动化技术与应用，2021，40(9):24-28.

[14]朱姝.Java程序设计语言在软件开发中的运用初探[J].医院测试,2021,(21):72-74.

[15]刘震林,喻春梅.基于MVC模式的JAVA Web开发与实践应用研究[J].网络安全技术与应用,2021,(1):57-58.

[16]王红娟.基于软件开发的Java编程语言分析[J].电脑知识与技术,2021,17(5):60-61.

指导教师意见：

                            

指导教师签名：

                                                           年    月    日

答辩小组意见：

组长签名：

                                                            年    月    日

备注：1. 题目来源栏应填：教师科研、社会实践、实验教学、教育教学等；2. 题目类别栏应填：应用研究、理论研究、艺术设计、程序软件开发等。

核心算法代码如下：

package com.sql

import org.apache.spark.sql.SparkSession
import org.apache.spark.sql.types._
import org.junit.Test

import java.util.Properties

class GaokaoSpark2024 {
  val spark = SparkSession.builder()
    .master("local[6]")
    .appName("高考数据实时计算")
    .getOrCreate()
  //省控线模式
  val school_province_score_Schema = StructType(
    List(
      StructField("id", IntegerType),
      StructField("school_id", IntegerType),
      StructField("student_province_id", IntegerType),
      StructField("student_type",IntegerType),
      StructField("year", IntegerType),
      StructField("max_score", IntegerType),
      StructField("min_score",IntegerType),
      StructField("avg_score", IntegerType),
      StructField("pro_score", IntegerType),
      StructField("min_position", IntegerType),
      StructField("batch_name", StringType)

    )
  )

  val school_province_score_Df = spark.read.option("header", "false").schema(school_province_score_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_school_province_score/school_province_score.csv")




  //省份
  val province_Schema = StructType(
    List(
      StructField("id", StringType),
      StructField("province_id", StringType),
      StructField("province_name",StringType),
      StructField("policy", StringType),
      StructField("gknum1", StringType),
      StructField("gknum2",StringType),
      StructField("gknum3", StringType)

    )
  )

  val province_Df = spark.read.option("header", "false").schema(province_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_province/province.csv")


  //专业线
  val school_special_score_Schema = StructType(
    List(
      StructField("year", StringType),
      StructField("school_id", StringType),
      StructField("special_id",StringType),
      StructField("type", StringType),
      StructField("batch", StringType),
      StructField("zslx",StringType),
      StructField("max", StringType),
      StructField("min", StringType),
      StructField("average", StringType),
      StructField("min_section", StringType),
      StructField("province", StringType),
      StructField("spe_id", StringType),
      StructField("info", StringType),
      StructField("special_group", StringType),
      StructField("first_km", StringType),
      StructField("sp_type", StringType),
      StructField("sp_fxk", StringType),
      StructField("sp_sxk", StringType),
      StructField("sp_info", StringType),
      StructField("sp_xuanke", StringType),
      StructField("level1_name", StringType),
      StructField("level2_name", StringType),
      StructField("level3_name", StringType),
      StructField("level1", StringType),
      StructField("level2", StringType),
      StructField("level3", StringType),
      StructField("spname", StringType),
      StructField("zslx_name", StringType),
      StructField("local_batch_name", StringType),
      StructField("sg_fxk", StringType),
      StructField("sg_sxk", StringType),
      StructField("sg_type", StringType),
      StructField("sg_name", StringType),
      StructField("sg_info", StringType),
      StructField("sg_xuanke", StringType)

    )
  )

  val school_special_score_Df = spark
                                .read.option("header", "false")
                                 //.option("nanValue",0)
                                .schema(school_special_score_Schema)
                                .csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_school_special_score/school_special_score.csv")


  //学校
  val school_Schema = StructType(
    List(
      StructField("id", IntegerType),
      StructField("school_id", IntegerType),
      StructField("school_name",StringType),
      StructField("province_id", IntegerType),
      StructField("province_name", StringType, nullable=true),
      StructField("city_id", IntegerType),
      StructField("city_name",StringType),
      StructField("level", StringType),
      StructField("type", StringType),
      StructField("nature", StringType),
      StructField("email", StringType),
      StructField("phone", StringType),
      StructField("site", StringType),
      StructField("address", StringType),
      StructField("status", IntegerType),
      StructField("ad", StringType),
      StructField("hot", IntegerType),
      StructField("img", StringType),
      StructField("oid", IntegerType),
      StructField("label", StringType)

    )
  )

  val school_Df = spark.read.option("header", "false").schema(school_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_school/school.csv")


  //软科
  val ruanke_rank_Schema = StructType(
    List(
      StructField("school_id", IntegerType),
      StructField("province_name", StringType),
      StructField("type_name",StringType),
      StructField("name", StringType),
      StructField("rank", IntegerType),
      StructField("sort", IntegerType)

    )
  )

  val ruanke_rank_Df = spark.read.option("header", "false").schema(ruanke_rank_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_ruanke_rank/ruanke_rank.csv")

  //QS
  val qs_world_Schema = StructType(
    List(
      StructField("school_id", StringType),
      StructField("type_name", StringType),
      StructField("province_name",StringType),
      StructField("rank", StringType),
      StructField("name", StringType),
      StructField("sort", StringType)

    )
  )

  val qs_world_Df = spark.read.option("header", "false").schema(qs_world_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_ruanke_rank/ruanke_rank.csv")


  //专业
  val special_Schema = StructType(
    List(
      StructField("boy_rate", StringType),
      StructField("degree", StringType),
      StructField("fivesalaryavg",StringType),
      StructField("girl_rate", StringType),
      StructField("hightitle", StringType),
      StructField("id", StringType),
      StructField("level1", StringType),
      StructField("level1_name", StringType),
      StructField("level2", StringType),
      StructField("level2_name", StringType),
      StructField("level3", StringType),
      StructField("level3_name", StringType),
      StructField("limit_year", StringType),
      StructField("name", StringType),
      StructField("rank", StringType),
      StructField("salaryavg", StringType),
      StructField("spcode", StringType),
      StructField("special_id", StringType),
      StructField("view_month", StringType),
      StructField("view_total", StringType),
      StructField("view_week", StringType),
      StructField("detail_link", StringType)

    )
  )

  val special_Df = spark.read.option("header", "false").schema(special_Schema).csv("hdfs://192.168.227.166:9000/gaokao/ods_special/special.csv")


  @Test
  def init(): Unit = {
    //school_province_score_Df.show()
    //province_Df.show()
    //school_special_score_Df.show()
    //school_Df.show()
    //ruanke_rank_Df.show()
    qs_world_Df.show()
  }



//  ----剩余使用spark_sql完成
//    ---指标3 录取批次Top10
  @Test
  def tables03(): Unit = {
   school_province_score_Df.createOrReplaceTempView("ods_school_province_score")
    val df2 = spark.sql(
      """

            select batch_name,count(1) num
            from ods_school_province_score
            where year = date_format(current_timestamp(),'yyyy')
            group by batch_name
            order by num desc
            limit 10


    """)
    df2
//      .show(50)
     .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table03",
        new Properties()
      )
  }




//指标4  最受欢迎的专业

  @Test
  def tables04(): Unit = {
    school_special_score_Df.createOrReplaceTempView("ods_school_special_score")
    val df2 = spark.sql(
      """

      select spname,count(1) num
      from ods_school_special_score
      group by spname
      order by num desc
      limit 10


    """)
    df2
      //      .show(50)
      .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table04",
        new Properties()
      )
  }


  //--指标5：中国地图
  @Test
  def tables05(): Unit = {
    school_Df.createOrReplaceTempView("ods_school")
    val df2 = spark.sql(
      """

      select province_name,count(1) num
      from ods_school
      where address is not null
      group by province_name


    """)
    df2
      //      .show(50)
      .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table05",
        new Properties()
      )
  }
//---指标6：软科排名Top10高校
  @Test
  def tables06(): Unit = {
    ruanke_rank_Df.createOrReplaceTempView("ods_ruanke_rank")
    val df2 = spark.sql(
      """

      select name,rank
      from ods_ruanke_rank
      order by rank asc
      limit 10

    """)
    df2
   //.show(50)
      .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table06",
        new Properties()
      )
  }

//---指标7特殊原因只能使用hive_sql


  //指标8 招生类型占比
  @Test
  def tables08(): Unit = {
    school_special_score_Df.createOrReplaceTempView("ods_school_special_score")
    val df2 = spark.sql(
      """

      select zslx_name,count(1) num
      from ods_school_special_score
      where zslx_name is not null
      group by zslx_name
      order by num desc
      limit 10

    """)
    df2
      //.show(50)
      .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table08",
        new Properties()
      )
  }


  //指标9 招生类型占比
  @Test
  def tables09(): Unit = {
    special_Df.createOrReplaceTempView("ods_special")
    val df2 = spark.sql(
      """

        select name,view_total
        from ods_special
        order by view_total desc
        limit 10

    """)
    df2
      //.show(50)
      .coalesce(1)
      .write
      .mode("overwrite")
      .option("driver", "com.mysql.cj.jdbc.Driver")
      .option("user", "root")
      .option("password", "123456")
      .jdbc(
        "jdbc:mysql://bigdata:3306/2412_gaokao?useSSL=false",
        "table09",
        new Properties()
      )
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