C-report.md

一、需求分析

1、系统概述

电子图书馆管理系统是基于C语言开发的一款高效图书管理应用程序，旨在实现图书馆的信息化管理，提升图书借阅与管理的便捷性和准确性。该系统通过文件存储实现数据持久化，支持多用户操作，涵盖管理员和学生两种角色。系统主要功能包括：多用户登录验证，确保安全访问；管理员录入、修改、删除图书信息；学生通过图书名称或编号查询图书详情并办理借阅，自动生成归还日期；管理员查询到期或即将到期的借阅记录；统计图书分类、借阅次数及库存情况。此外，系统提供独创DIY功能，如推荐热门图书或用户借阅偏好分析，增强用户体验。程序采用模块化设计，以菜单驱动界面提供清晰的操作提示，支持流程图辅助设计，数据输入时明确提示内容、格式及结束方式。通过文件读写操作，所有信息实现可靠存储与更新，满足现代图书馆管理需求。

2、系统运行环境

（1）硬件环境

• 设备：MacBook Pro (13-inch, 2020, Two Thunderbolt 3 ports)
• 处理器：2.0 GHz Quad-Core Intel Core i5
• 内存：16 GB 2133 MHz LPDDR3
• 存储：512 GB SSD
• 显卡：Intel Iris Plus Graphics 645

（2）软件环境：

• 操作系统：macOS Sequoia, Version 15.3.2
• 包管理软件：Homebrew
• 引入第三方库：ftxui、nlohmannJSON

3、功能需求描述：

（1）登录模块

• 功能概述：登录模块支持多用户登录，包括管理员和学生两种角色。用户需输入用户名和密码进行身份验证，密码正确方可登录。学生用户还可通过注册功能创建新账号。
• 实现细节：
  • 管理员登录：通过 admin_login_page() 实现，提供用户名和密码输入框，密码以 * 显示，验证失败时显示错误信息，成功后进入管理员仪表板。
  • 学生登录：通过 student_login_page() 实现，提供学号和密码输入框，支持登录和注册功能，验证失败时显示错误信息，成功后进入学生仪表板。
  • 学生注册：通过 student_register_page() 实现，学生可输入学号和密码注册新账号，若用户名已存在则显示错误信息，成功后自动返回主菜单。

（2）图书管理模块

• 功能概述：图书管理模块允许管理员录入、修改、删除图书信息，并支持查询图书和借阅状态。
• 实现细节：
  • 图书录入：通过 add_book_page() 实现，管理员输入图书ID、标题、作者、出版社、ISBN 和类型，点击“保存”或“更新”按钮完成操作，支持输入验证，成功后自动返回图书管理页面。
  • 图书查询：通过 search_books_page() 实现，支持按图书ID或标题搜索，显示图书详细信息，管理员可额外查看借阅者和应还日期。
  • 图书删除：通过 delete_book_page() 实现，管理员输入图书ID执行删除操作，成功后自动返回图书管理页面。
  • 借阅状态查询：通过 borrowing_status_page() 实现，管理员可查看所有未归还图书，或按归还日期查询到期或即将到期的图书，逾期记录以红色高亮。

（3）学生功能模块

• 功能概述：学生功能模块支持学生查询图书、借阅图书、查看借阅记录和修改密码。
• 实现细节：
  • 图书查询：通过 search_books_page() 实现，学生可按ID或标题搜索图书，查看图书状态（可借阅或已借出），但无法查看借阅者信息。
  • 借阅与归还：通过 borrow_return_page() 实现，学生输入图书ID可查询图书状态并执行借阅或归还操作，借阅成功后显示应还日期（15天后），逾期信息以红色高亮。
  • 查看借阅记录：通过 my_borrows_page() 实现，学生可查看所有借阅记录，包括图书信息、借阅时间、应还时间和逾期状态，逾期未还记录以红色高亮，已归还但曾逾期的记录以黄色高亮。
  • 修改密码：通过 change_password_page() 实现，学生输入原密码和新密码进行修改，验证通过后自动返回学生仪表板。

（4）管理员功能模块

• 功能概述：管理员功能模块支持用户管理和统计功能。
• 实现细节：
  • 用户管理：通过 manage_users_page() 实现，管理员可查看学生用户列表、搜索用户、查看用户借阅记录，并为学生重置密码。有逾期未还图书的学生以红色高亮。
  • 统计信息：通过 view_stats_page() 实现，显示所有图书的借阅次数统计，按借阅次数降序排列，包含图书ID、标题、作者、类型和借阅次数。

（5）DIY功能模块

a. 根据借阅类型推荐书籍

• 功能概述：实现了一个创新功能，即可以通过统计该用户借阅书籍最多的类型推荐其他书籍。
• 实现细节：
  该功能通过std::vector<book> book::recommendBooks(int userId)实现。首先，从record.json文件中加载用户的所有借阅记录，统计每种图书类型（如FICTION、SCIENCE等）的借阅次数。找到出现次数最多的类型后，筛选所有可借阅的图书，排除用户已借阅过的书籍，最终返回与该类型匹配的推荐列表。例如，若用户最常借阅FICTION类型，系统会推荐其他可借阅的FICTION类图书。该实现考虑了用户偏好和图书可用性，确保推荐的书籍既符合兴趣又可立即借阅。

b. 借阅次数统计

• 功能概述：实现了一个创新功能，即图书借阅次数统计和可视化展示，帮助管理员了解图书的受欢迎程度。
• 实现细节：
  • 借阅次数统计：通过 view_stats_page() 实现，统计每本图书的借阅次数，数据从 record.json 文件读取，展示时按借阅次数降序排列，方便管理员分析热门图书。

二、系统设计

1、总体开发思想：

（1）主要的数据结构

系统主要使用以下数据结构来管理和组织数据：

• std::vector：用于动态存储图书、用户和借阅记录的列表。std::vector 提供了高效的动态数组操作，支持快速的增删改查，适用于图书列表（std::vector<book>）、用户列表（std::vector<User>）和借阅记录（std::vector<record>）的存储与遍历。
• std::map：用于快速查找和统计。例如，在统计图书借阅次数时，使用 std::map<int, int> 存储图书ID与其借阅次数的映射；在查询图书详情时，使用 std::map<std::string, book> 快速定位图书对象。
• 结构体/类：
  • book 类：表示图书实体，包含图书ID、标题、作者、出版社、ISBN、类型和可用状态等属性。
  • User 类：表示用户实体，包含用户ID、用户名、密码和角色（管理员或学生）等属性。
  • record 类：表示借阅记录，包含图书ID、借阅者ID、借阅时间、归还时间和归还状态等属性。
• 辅助数据结构：
  • std::string：用于存储文本信息，如图书标题、作者名等。
  • enum：定义图书类型（如 FICTION、NON_FICTION 等）和用户角色（如 ADMIN、STUDENT）。

（2）系统架构

系统采用模块化设计，分为前端交互层、业务逻辑层和数据存储层：

• 前端交互层：
  • 使用 ftxui 库实现交互式终端界面，提供菜单驱动的用户操作体验。
  • 模块包括：登录页面（admin_login_page、student_login_page）、图书管理页面（manage_books_page）、学生仪表板（student_dashboard_page）等。
  • 界面支持输入框、按钮、菜单列表等组件，动态渲染图书列表、借阅记录等信息。
• 业务逻辑层：
  • 核心功能模块包括登录验证、图书管理、借阅管理、用户管理和统计分析。
  • 每个功能通过独立的函数实现，如 add_book_page 负责图书录入，borrow_return_page 负责借阅与归还。
  • 逻辑层负责处理用户输入、调用数据层接口，并将结果反馈给前端。
• 数据存储层：
  • 数据存储在文件系统中，使用 JSON 格式保存图书（book.json）、用户（user.json）和借阅记录（record.json）。
  • 数据操作通过 book、User 和 record 类中的静态方法实现，如 book::loadAllBooks()、record::readFromFile() 等。
• 模块间交互：
  • 前端通过调用业务逻辑层函数（如 User::authenticate）实现登录验证。
  • 业务逻辑层通过数据存储层接口（如 book::addBook）完成数据读写。
  • 数据以对象形式在各层间传递，例如 book 对象从存储层加载后传递到逻辑层，再由前端渲染。

（3）数据存储方式

系统采用 Vector + 文件读写 + JSON 的方式进行数据存储和交换：

• 存储介质：
  • 数据存储在本地文件系统中，分别使用以下文件：
    • books/book.json：存储所有图书信息。
    • users/user.json：存储所有用户信息。
    • records/record.json：存储所有借阅记录。
• 数据格式：
  • 使用 JSON 格式存储数据，利用 nlohmann/json 库进行序列化和反序列化。
  • 示例：
    • 图书记录：{"bookId": "1", "title": "C++ Primer", "author": "Stanley B. Lippman", ...}
    • 用户记录：{"id": 1, "username": "admin", "password": "admin123", "role": "ADMIN"}
    • 借阅记录：{"bookID": 1, "borrowerID": 2, "borrowTime": 1625097600, "returnTime": 0}
• 读写操作：
  • 读取：通过 std::ifstream 读取 JSON 文件，使用 nlohmann::json 解析为对象列表。例如，book::loadAllBooks() 读取 book.json 并返回 std::vector<book>。
  • 写入：通过 std::ofstream 将对象列表序列化为 JSON 格式并写入文件。例如，book::saveToFile() 将更新后的图书列表写入 book.json。
• 数据管理：
  • 使用 std::vector 在内存中临时存储数据，程序启动时从文件加载，操作完成后写入文件，确保数据持久化。
  • 每次操作（如添加图书、借阅图书）都会重新加载和保存文件，确保数据一致性。

（4）使用的语言

• 编程语言：C++（标准：C++11 及以上）。
• 第三方库：
  • ftxui：用于构建交互式终端界面，提供输入框、按钮、菜单等组件，支持动态渲染和事件处理。
  • nlohmann/json：用于 JSON 数据序列化和反序列化，支持将 C++ 对象与 JSON 文件相互转换。
• 开发工具：
  • 编译器：G++。
  • IDE：CLion、VSCode、Trae。
• 文件操作：使用 C++ 标准库 <fstream> 实现文件读写。
• 时间处理：使用 <ctime> 管理借阅时间、归还时间和逾期计算。
• 其他：使用 <vector>、<map>、<algorithm> 等标准库组件进行数据管理和排序。

2、系统模块结构图

graph TD
    A[前端交互层] --> B[业务逻辑层]
    B --> C[数据存储层]

    %% 前端交互层子模块
    A --> A1[登录模块<br>admin_login_page<br>student_login_page<br>student_register_page]
    A --> A2[图书管理模块<br>manage_books_page<br>search_books_page<br>delete_book_page<br>borrowing_status_page<br>add_book_page]
    A --> A3[学生功能模块<br>student_dashboard_page<br>search_books_page<br>borrow_return_page<br>my_borrows_page<br>change_password_page<br>recommended_books_page]
    A --> A4[管理员功能模块<br>manage_users_page<br>view_stats_page]

    %% 业务逻辑层子模块
    B --> B1[用户管理<br>User::authenticate<br>User::registerUser<br>User::changePassword<br>User::adminChangeUserPassword]
    B --> B2[图书管理<br>book::addBook<br>book::updateBook<br>book::findBookById<br>book::loadAllBooks<br>book::recommendBooks]
    B --> B3[借阅管理<br>record::addReturnRecord<br>record::getUnreturnedRecords<br>record::isBookBorrowed<br>record::getUserRecordsFromFile]
    B --> B4[统计分析<br>record::getBookBorrowCountsFromFile]

    %% 数据存储层子模块
    C --> C1[图书数据<br>book.json<br>book.cpp<br>book.h]
    C --> C2[用户数据<br>user.json<br>User.cpp<br>User.h]
    C --> C3[借阅记录<br>record.json<br>record.cpp<br>record.h]

    %% 数据流
    A1 --> B1
    A2 --> B2
    A3 --> B2
    A3 --> B3
    A4 --> B1
    A4 --> B4
    A3 --> B2{A3调用B2推荐书籍}
    B1 --> C2
    B2 --> C1
    B3 --> C3
    B4 --> C3

    %% 样式
    classDef default fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px;
    class A,A1,A2,A3,A4,B,B1,B2,B3,B4,C,C1,C2,C3 default;

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说明

• 层次划分：
  • 前端交互层：包含登录模块、图书管理模块、学生功能模块和管理员功能模块，负责用户界面交互。
  • 业务逻辑层：包含用户管理、图书管理、借阅管理和统计分析模块，处理核心逻辑。
  • 数据存储层：包含图书数据、用户数据和借阅记录模块，负责数据持久化。
• 数据流：箭头表示各模块间的依赖关系，例如登录模块调用用户管理的认证功能，图书管理模块依赖图书数据的读写。

3、模块设计

1、用户登录注册模块

管理员登录流程 (admin_login_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示管理员登录页面]
    B --> C[输入用户名和密码<br>密码以 * 显示]
    C --> D[点击登录按钮]
    D --> E{验证用户名和密码<br>User::authenticate}
    E -->|成功| F[进入管理员仪表板<br>admin_dashboard_page]
    E -->|失败| G[显示错误信息<br>账号或密码错误]
    G --> C
    D --> H[点击返回按钮]
    H --> I[返回主菜单<br>printMenu]
    F --> J[结束]
    I --> J

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f7fa,stroke:#0288d1,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

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学生登录流程 (student_login_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示学生登录页面]
    B --> C[输入学号和密码<br>密码以 * 显示]
    C --> D[点击登录按钮]
    D --> E{验证学号和密码<br>User::authenticate}
    E -->|成功| F[进入学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    E -->|失败| G[显示错误信息<br>账号或密码错误]
    G --> C
    D --> H[点击注册按钮]
    H --> I[跳转到注册页面<br>student_register_page]
    D --> J[点击返回按钮]
    J --> K[返回主菜单<br>printMenu]
    F --> L[结束]
    I --> L
    K --> L

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f7fa,stroke:#0288d1,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L default;

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学生注册流程 (student_register_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示学生注册页面]
    B --> C[输入学号和密码<br>密码以 * 显示]
    C --> D[点击确认注册按钮]
    D --> E{验证输入<br>检查学号是否为空<br>检查密码是否为空}
    E -->|不通过| F[显示错误信息<br>用户名或密码不能为空]
    F --> C
    E -->|通过| G{注册用户<br>User::registerUser}
    G -->|成功| H[显示注册成功<br>延迟800ms后返回主菜单]
    G -->|失败| I[显示错误信息<br>用户名可能已存在]
    I --> C
    D --> J[点击返回按钮]
    J --> K[返回主菜单<br>printMenu]
    H --> K
    K --> L[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f7fa,stroke:#0288d1,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L default;

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2、管理员图书管理模块

图书管理主页面流程 (manage_books_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示图书管理页面]
    B --> C[选择功能选项]
    C --> D[点击查询图书按钮]
    D --> E[跳转到查询图书页面<br>search_books_page]
    C --> F[点击借阅情况按钮]
    F --> G[跳转到借阅情况页面<br>borrowing_status_page]
    C --> H[点击录入图书按钮]
    H --> I[跳转到录入图书页面<br>add_book_page]
    C --> J[点击删除图书按钮]
    J --> K[跳转到删除图书页面<br>delete_book_page]
    C --> L[点击返回按钮]
    L --> M[返回管理员仪表板<br>admin_dashboard_page]
    E --> N[结束]
    G --> N
    I --> N
    K --> N
    M --> N

    %% 样式
    classDef default fill:#f0f8ff,stroke:#1e90ff,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N default;

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查询图书页面流程 (search_books_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示查询图书页面]
    B --> C[输入图书ID或标题]
    C --> D[点击搜索按钮]
    D --> E{搜索图书<br>book::loadAllBooks}
    E -->|找到| F[显示搜索结果<br>包括ID、标题、作者等]
    E -->|未找到| G[显示无结果提示]
    G --> C
    F --> H[按Tab切换焦点<br>或返回]
    H --> I[点击返回按钮]
    I --> J[返回图书管理页面<br>manage_books_page]
    F --> J
    J --> K[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f0f8ff,stroke:#1e90ff,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K default;

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借阅情况页面流程 (borrowing_status_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示借阅情况页面]
    B --> C[显示所有未归还记录<br>record::readFromFile]
    C --> D[输入日期]
    D --> E[点击查询按钮]
    E --> F{按日期查询<br>record::getBooksWithDueAfterDate}
    F -->|找到| G[显示查询结果<br>包括逾期状态]
    F -->|未找到| H[显示无结果提示]
    H --> D
    G --> I[点击返回按钮]
    I --> J[返回图书管理页面<br>manage_books_page]
    G --> J
    J --> K[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f0f8ff,stroke:#1e90ff,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K default;

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录入图书页面流程 (add_book_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示录入图书页面]
    B --> C[输入图书信息<br>ID、标题、作者、出版社、ISBN、类型]
    C --> D[点击保存按钮]
    D --> E{验证输入<br>检查字段是否为空}
    E -->|不通过| F[显示错误信息<br>所有字段都不能为空]
    F --> C
    E -->|通过| G{保存图书<br>book::addBook}
    G -->|成功| H[显示成功信息<br>清空输入框并延迟800ms返回]
    G -->|失败| I[显示错误信息<br>ID可能已存在]
    I --> C
    D --> J[点击更新按钮]
    J --> K{验证输入并更新<br>book::updateBook}
    K -->|成功| L[显示成功信息<br>延迟800ms返回]
    K -->|失败| M[显示错误信息<br>未找到图书或系统错误]
    M --> C
    D --> N[点击返回按钮]
    N --> O[返回图书管理页面<br>manage_books_page]
    H --> O
    L --> O
    O --> P[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f0f8ff,stroke:#1e90ff,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P default;

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删除图书页面流程 (delete_book_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示删除图书页面]
    B --> C[输入图书ID]
    C --> D[点击删除按钮]
    D --> E{验证并删除<br>book::findBookById<br>book::saveToFile}
    E -->|成功| F[显示删除成功<br>清空输入框并延迟800ms返回]
    E -->|失败| G[显示错误信息<br>未找到图书或保存失败]
    G --> C
    D --> H[点击返回按钮]
    H --> I[返回图书管理页面<br>manage_books_page]
    F --> I
    I --> J[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f0f8ff,stroke:#1e90ff,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

说明

• 图书管理主页面流程：展示了 manage_books_page 的功能选项，包括查询、借阅情况、录入和删除，以及返回管理员仪表板。
• 查询图书页面流程：描述了 search_books_page 的搜索功能，支持按ID或标题查询，并返回结果或提示无结果。
• 借阅情况页面流程：描述了 borrowing_status_page 的功能，展示未归还记录并支持按日期查询。
• 录入图书页面流程：描述了 add_book_page 的录入和更新功能，包括输入验证和保存/更新逻辑。
• 删除图书页面流程：描述了 delete_book_page 的删除功能，包含验证和文件更新。

3、管理员用户管理模块流程图

用户管理主页面流程 (manage_users_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示用户管理页面]
    B --> C[选择功能选项]
    C --> D[点击查看用户列表按钮]
    D --> E[跳转到查看用户列表页面]
    C --> F[点击搜索用户按钮]
    F --> G[跳转到搜索用户页面<br>search_users_page]
    C --> H[点击重置密码按钮]
    H --> I[跳转到重置密码页面<br>reset_password_page]
    C --> J[点击返回按钮]
    J --> K[返回管理员仪表板<br>admin_dashboard_page]
    E --> L[结束]
    G --> L
    I --> L
    K --> L

    %% 样式
    classDef default fill:#e6f3ff,stroke:#0066cc,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L default;

Loading

查看用户列表页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示用户列表页面]
    B --> C[加载所有用户数据<br>User::loadAllUsers]
    C --> D[显示用户列表<br>包括ID、用户名、角色]
    D --> E[逾期未还用户以红色高亮<br>record::getUnreturnedRecords]
    E --> F[点击返回按钮]
    F --> G[返回用户管理页面<br>manage_users_page]
    G --> H[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e6f3ff,stroke:#0066cc,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H default;

Loading

搜索用户页面流程 (search_users_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示搜索用户页面]
    B --> C[输入用户ID或用户名]
    C --> D[点击搜索按钮]
    D --> E{搜索用户<br>User::findUserByIdOrName}
    E -->|找到| F[显示搜索结果<br>包括ID、用户名、角色、借阅状态]
    E -->|未找到| G[显示无结果提示]
    G --> C
    F --> H[点击返回按钮]
    H --> I[返回用户管理页面<br>manage_users_page]
    F --> I
    I --> J[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e6f3ff,stroke:#0066cc,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

重置密码页面流程 (reset_password_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示重置密码页面]
    B --> C[输入用户ID]
    C --> D[点击重置按钮]
    D --> E{验证用户<br>User::findUserById}
    E -->|找到| F{重置密码<br>User::resetPassword}
    F -->|成功| G[显示成功信息<br>延迟800ms返回]
    F -->|失败| H[显示错误信息<br>重置失败]
    H --> C
    E -->|未找到| I[显示无结果提示]
    I --> C
    D --> J[点击返回按钮]
    J --> K[返回用户管理页面<br>manage_users_page]
    G --> K
    K --> L[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e6f3ff,stroke:#0066cc,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L default;

Loading

说明

• 用户管理主页面流程：展示了 manage_users_page 的功能选项，包括查看用户列表、搜索用户和重置密码，以及返回管理员仪表板。
• 查看用户列表页面流程：描述了用户列表的加载和显示功能，突出显示逾期未还用户的红色高亮。
• 搜索用户页面流程：描述了 search_users_page 的搜索功能，支持按ID或用户名查询，并返回结果或提示无结果。
• 重置密码页面流程：描述了 reset_password_page 的重置功能，包括用户验证和密码重置逻辑。

4、 管理员统计信息模块流程图

统计信息主页面流程 (view_stats_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示统计信息页面]
    B --> C[选择功能选项]
    C --> D[点击查看借阅次数按钮]
    D --> E[跳转到借阅次数统计页面]
    C --> F[点击可视化展示按钮]
    F --> G[跳转到可视化展示页面<br>visualize_stats_page]
    C --> H[点击返回按钮]
    H --> I[返回管理员仪表板<br>admin_dashboard_page]
    E --> J[结束]
    G --> J
    I --> J

    %% 样式
    classDef default fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

借阅次数统计页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示借阅次数统计页面]
    B --> C[加载借阅记录<br>record::getBookBorrowCountsFromFile]
    C --> D[按借阅次数降序排列<br>std::sort]
    D --> E[显示统计结果<br>包括图书ID、标题、作者、类型、借阅次数]
    E --> F[点击返回按钮]
    F --> G[返回统计信息页面<br>view_stats_page]
    G --> H[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H default;

Loading

可视化展示页面流程 (visualize_stats_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示可视化展示页面]
    B --> C[加载借阅记录<br>record::getBookBorrowCountsFromFile]
    C --> D[按借阅次数降序排列<br>std::sort]
    D --> F[显示可视化结果<br>使用字符画或FTXUI组件]
    F --> G[点击返回按钮]
    G --> H[返回统计信息页面<br>view_stats_page]
    H --> I[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e8f5e9,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I default;

Loading

说明

• 统计信息主页面流程：展示了 view_stats_page 的功能选项，包括查看借阅次数统计和可视化展示，以及返回管理员仪表板。
• 借阅次数统计页面流程：描述了借阅次数统计功能，从文件加载数据，按借阅次数降序排列并展示结果。
• 可视化展示页面流程：描述了 visualize_stats_page 的可视化功能，基于借阅次数数据生成柱状图（假设使用字符画或 FTXUI 组件展示）。

5、学生用户搜索图书模块流程图

搜索图书页面流程 (search_books_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示搜索图书页面]
    B --> C[输入图书ID或标题]
    C --> D[点击搜索按钮]
    D --> E{搜索图书<br>book::loadAllBooks}
    E -->|找到| F[显示搜索结果<br>包括ID、标题、作者、状态<br>不显示借阅者信息]
    E -->|未找到| G[显示无结果提示]
    G --> C
    F --> H[查看图书状态<br>可借阅或已借出]
    H --> I[点击返回按钮]
    I --> J[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    F --> J
    J --> K[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K default;

Loading

查看图书状态子页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示图书状态详情]
    B --> C[加载图书状态<br>book::isAvailable]
    C --> D[显示状态<br>可借阅或已借出]
    D --> E[点击返回按钮]
    E --> F[返回搜索图书页面<br>search_books_page]
    F --> G[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G default;

Loading

说明

• 搜索图书页面流程：展示了 search_books_page 的学生用户搜索图书功能，支持按ID或标题搜索，显示结果（不含借阅者信息）或提示无结果，并允许返回学生仪表板。
• 查看图书状态子页面流程：描述了查看图书状态的子页面，显示图书是否可借阅，学生用户无法查看借阅者信息。

6、学生用户我的借阅模块流程图

我的借阅主页面流程 (my_borrows_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示我的借阅页面]
    B --> C[选择功能选项]
    C --> D[点击查看所有借阅记录按钮]
    D --> E[跳转到查看借阅记录页面]
    C --> F[点击筛选逾期记录按钮]
    F --> G[跳转到筛选逾期记录页面<br>filter_overdue_page]
    C --> H[点击返回按钮]
    H --> I[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    E --> J[结束]
    G --> J
    I --> J

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f2f1,stroke:#00897b,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

查看借阅记录页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示借阅记录页面]
    B --> C[加载学生借阅记录<br>record::readFromFile]
    C --> D[显示所有记录<br>包括图书信息、借阅时间、应还时间、状态]
    D --> E[逾期未还记录以红色高亮<br>已归还但曾逾期以黄色高亮]
    E --> F[点击返回按钮]
    F --> G[返回我的借阅页面<br>my_borrows_page]
    G --> H[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f2f1,stroke:#00897b,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H default;

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筛选逾期记录页面流程 (filter_overdue_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示筛选逾期记录页面]
    B --> C[加载学生借阅记录<br>record::readFromFile]
    C --> D[筛选逾期记录<br>record::isOverdue]
    D --> E[显示逾期记录<br>包括图书信息、借阅时间、应还时间]
    E --> F[逾期记录以红色高亮]
    F --> G[点击返回按钮]
    G --> H[返回我的借阅页面<br>my_borrows_page]
    H --> I[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e0f2f1,stroke:#00897b,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I default;

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说明

• 我的借阅主页面流程：展示了 my_borrows_page 的功能选项，包括查看所有借阅记录和筛选逾期记录，以及返回学生仪表板。
• 查看借阅记录页面流程：描述了加载和显示学生所有借阅记录的功能，突出逾期未还（红色）和曾逾期已归还（黄色）记录。
• 筛选逾期记录页面流程：描述了 filter_overdue_page 的筛选功能，仅显示逾期记录并以红色高亮。

7、学生用户借书还书模块流程图

借书还书主页面流程 (borrow_return_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示借书还书页面]
    B --> C[输入图书ID]
    C --> D[点击查询按钮]
    D --> E{查询图书状态<br>book::findBookById}
    E -->|找到| F[显示图书状态<br>可借阅或已借出]
    E -->|未找到| G[显示无结果提示]
    G --> C
    F --> H[选择操作]
    H --> I[点击借书按钮]
    I --> J[跳转到借书页面]
    H --> K[点击还书按钮]
    K --> L[跳转到还书页面<br>return_book_page]
    H --> M[点击返回按钮]
    M --> N[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    J --> O[结束]
    L --> O
    N --> O

    %% 样式
    classDef default fill:#f3e5f5,stroke:#8e24aa,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O default;

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借书页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示借书页面]
    B --> C{检查图书状态<br>book::isAvailable}
    C -->|可借阅| D[记录借阅信息<br>record::addBorrowRecord]
    D --> E[设置应还日期<br>15天后]
    E --> F[显示借阅成功信息<br>包括应还日期]
    C -->|已借出| G[显示提示<br>图书已被借出]
    G --> H[点击返回按钮]
    F --> H
    H --> I[返回借书还书页面<br>borrow_return_page]
    I --> J[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f3e5f5,stroke:#8e24aa,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

还书页面流程 (return_book_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示还书页面]
    B --> C{检查借阅记录<br>record::isBookBorrowedByUser}
    C -->|是本人借阅| D[更新借阅记录<br>record::addReturnRecord]
    D --> E{检查是否逾期<br>record::isOverdue}
    E -->|是| F[显示逾期信息<br>以红色高亮]
    E -->|否| G[显示正常归还信息]
    C -->|不是本人借阅| H[显示提示<br>非本人借阅或未借阅]
    H --> I[点击返回按钮]
    F --> I
    G --> I
    I --> J[返回借书还书页面<br>borrow_return_page]
    J --> K[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#f3e5f5,stroke:#8e24aa,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K default;

Loading

说明

• 借书还书主页面流程：展示了 borrow_return_page 的功能，学生输入图书ID后可查询图书状态，并选择借书或还书操作。
• 借书页面流程：描述了借书功能，检查图书是否可借阅，记录借阅信息并设置应还日期（15天后）。
• 还书页面流程：描述了 return_book_page 的还书功能，验证是否为本人借阅，更新记录并显示逾期状态（逾期以红色高亮）。

8、学生用户修改密码模块流程图

修改密码主页面流程 (change_password_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示修改密码页面]
    B --> C[输入原密码和新密码]
    C --> D[点击确认修改按钮]
    D --> E[跳转到验证页面]
    C --> F[点击返回按钮]
    F --> G[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    E --> H[结束]
    G --> H

    %% 样式
    classDef default fill:#e1f5fe,stroke:#0277bd,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H default;

Loading

验证和修改密码页面流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[验证原密码<br>User::authenticate]
    B -->|正确| C{验证新密码<br>检查是否为空}
    B -->|错误| D[显示错误信息<br>原密码错误]
    D --> E[返回修改密码页面<br>change_password_page]
    C -->|不通过| F[显示错误信息<br>新密码不能为空]
    F --> E
    C -->|通过| G[更新密码<br>User::changePassword]
    G -->|成功| H[显示成功信息<br>延迟800ms返回]
    G -->|失败| I[显示错误信息<br>修改失败]
    I --> E
    H --> J[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    E --> K[结束]
    J --> K

    %% 样式
    classDef default fill:#e1f5fe,stroke:#0277bd,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K default;

Loading

说明

• 修改密码主页面流程：展示了 change_password_page 的功能，学生输入原密码和新密码后可选择确认修改或返回。
• 验证和修改密码页面流程：描述了验证原密码、检查新密码合法性以及更新密码的流程，成功后返回学生仪表板，失败则返回修改页面。

9. 学生用户推荐书籍模块流程图

推荐书籍主页面流程 (recommended_books_page)

flowchart TD
    A[开始] --> B[显示推荐书籍页面]
    B --> C[调用book::recommendBooks获取推荐列表]
    C --> D[渲染推荐书籍列表]
    D --> E[用户选择查看或返回]
    E --> F[点击返回按钮]
    F --> G[返回学生仪表板<br>student_dashboard_page]
    E --> H[结束]
    G --> H

    %% 样式
    classDef default fill:#e1f5fe,stroke:#0277bd,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H default;

Loading

推荐书籍生成流程

flowchart TD
    A[开始] --> B[输入用户ID]
    B --> C[从record.json加载用户借阅记录]
    C --> D[统计每种图书类型的借阅次数]
    D --> E[确定最常借阅的类型]
    E --> F{用户是否有借阅记录?}
    F -->|无| G[默认类型设为FICTION]
    F -->|有| H[筛选未借阅且可借阅的图书]
    G --> H
    H --> I[返回推荐书籍列表]
    I --> J[结束]

    %% 样式
    classDef default fill:#e1f5fe,stroke:#0277bd,stroke-width:2px;
    class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J default;

Loading

说明

• 推荐书籍主页面流程：展示 recommended_books_page 的功能，系统根据用户ID调用推荐算法生成列表，学生可查看推荐或返回仪表板。
• 推荐书籍生成流程：描述了 book::recommendBooks 的工作过程，通过分析用户借阅记录统计类型偏好，若无记录则默认推荐FICTION类型，最终返回符合条件的推荐列表。

三、功能实现

1、主要函数：函数名及参数含义

(1) User

成员变量

• int id：用户ID，用于唯一标识每个用户。
• std::string name：用户名，用于登录和身份识别。
• std::string password：用户密码，用于身份验证。
• Role userRole：用户角色，枚举类型（ADMIN 或 STUDENT），表示用户权限。

成员函数

• User()：默认构造函数，初始化 id 为 0，name 和 password 为空字符串，userRole 默认设置为 STUDENT。
• User(int id, const std::string& name, const std::string& password, Role role)：带参数的构造函数，初始化用户对象，参数分别为用户ID、用户名、密码和角色。
• int getId() const：获取用户ID，返回 int 类型。
• std::string getName() const：获取用户名，返回 std::string 类型。
• std::string getPassword() const：获取用户密码，返回 std::string 类型。
• Role getRole() const：获取用户角色，返回 Role 枚举类型。
• void setId(int id)：设置用户ID，参数为新的 id 值。
• void setName(const std::string& name)：设置用户名，参数为新的 name 值。
• void setPassword(const std::string& password)：设置用户密码，参数为新的 password 值。
• void setRole(Role role)：设置用户角色，参数为新的 role 值。
• json toJson() const：将用户对象转换为 JSON 格式，返回 json 对象，包含 id、name、password 和角色（字符串形式 ADMIN 或 STUDENT）。
• void fromJson(const json& j)：从 JSON 对象中加载用户数据，参数为 json 对象，更新 id、name、password 和 userRole。
• std::vector<User> loadFromFile(const std::string& filename)：从指定文件加载用户数据，参数为文件名（std::string），返回 std::vector<User>，读取 JSON 文件并解析为用户列表。
• std::vector<User> loadAllUsers()：加载所有用户数据，返回 std::vector<User>，从特定路径的 user.json 文件加载。
• bool saveToFile(const std::vector<User>& users, const std::string& filename)：将用户列表保存到指定文件，参数分别为用户列表（std::vector<User>）和文件名（std::string），返回 bool 表示成功与否。
• User* authenticate(const std::string& username, const std::string& password)：验证用户身份，参数分别为用户名和密码（std::string），返回指向 User 对象的指针，若验证失败返回 nullptr。
• bool registerUser(const std::string& username, const std::string& password, Role role)：注册新用户，参数分别为用户名、密码和角色（Role），返回 bool 表示注册成功与否。
• bool changePassword(int userId, const std::string& oldPassword, const std::string& newPassword)：修改用户密码，参数分别为用户ID、原密码和新密码（std::string），返回 bool 表示修改成功与否。
• bool adminChangeUserPassword(int adminId, int userId, const std::string& newPassword)：管理员修改其他用户密码，参数分别为管理员ID、目标用户ID和新密码（std::string），返回 bool 表示修改成功与否。
• User* findUserById(int userId)：根据ID查找用户，参数为用户ID（int），返回指向 User 对象的指针，若未找到返回 nullptr。

(2) Book

成员变量

• std::string bookId：图书的唯一标识符。
• std::string title：图书标题。
• std::string author：图书作者。
• type bookType：图书类型，枚举类型（FICTION、NON_FICTION、SCIENCE、HISTORY、BIOGRAPHY、FANTASY、MYSTERY、ROMANCE）。
• std::string publisher：图书出版社。
• std::string isbn：图书的国际标准书号（ISBN）。
• bool isAvailable：图书是否可借阅的状态。

成员函数

• book()：默认构造函数，初始化 bookId、title、author 为空字符串，bookType 默认设置为 FICTION，publisher、isbn 为空字符串，isAvailable 默认设置为 true。
• book(const std::string& id, const std::string& title, const std::string& author, type bookType, const std::string& publisher, const std::string& isbn, bool isAvailable)：带参数的构造函数，初始化图书对象，参数分别为图书ID、标题、作者、类型、出版社、ISBN 和是否可借阅。
• std::string getBookId() const：获取图书ID，返回 std::string 类型。
• std::string getTitle() const：获取图书标题，返回 std::string 类型。
• std::string getAuthor() const：获取图书作者，返回 std::string 类型。
• type getBookType() const：获取图书类型，返回 type 枚举类型。
• std::string getPublisher() const：获取图书出版社，返回 std::string 类型。
• std::string getIsbn() const：获取图书ISBN，返回 std::string 类型。
• bool getIsAvailable() const：获取图书是否可借阅的状态，返回 bool 类型。
• void setBookId(const std::string& id)：设置图书ID，参数为新的 id 值。
• void setTitle(const std::string& title)：设置图书标题，参数为新的 title 值。
• void setAuthor(const std::string& author)：设置图书作者，参数为新的 author 值。
• void setBookType(type bookType)：设置图书类型，参数为新的 bookType 值。
• void setPublisher(const std::string& publisher)：设置图书出版社，参数为新的 publisher 值。
• void setIsbn(const std::string& isbn)：设置图书ISBN，参数为新的 isbn 值。
• void setIsAvailable(bool available)：设置图书是否可借阅的状态，参数为新的 available 值。
• json toJson() const：将图书对象转换为 JSON 格式，返回 json 对象，包含 bookId、title、author、publisher、isbn、isAvailable 和 bookType（字符串形式）。
• void fromJson(const json& j)：从 JSON 对象中加载图书数据，参数为 json 对象，更新 bookId、title、author、publisher、isbn、isAvailable 和 bookType。
• std::vector<book> loadFromFile(const std::string& filename)：从指定文件加载图书数据，参数为文件名（std::string），返回 std::vector<book>，读取 JSON 文件并解析为图书列表。
• std::vector<book> loadAllBooks()：加载所有图书数据，返回 std::vector<book>，从特定路径的 book.json 文件加载。
• bool saveToFile(const std::vector<book>& books, const std::string& filename)：将图书列表保存到指定文件，参数分别为图书列表（std::vector<book>）和文件名（std::string），返回 bool 表示成功与否。
• bool addBook(const book& newBook)：添加新图书，参数为新的图书对象（book），检查ID或ISBN是否重复，返回 bool 表示添加成功与否。
• book* findBookById(const std::string& id)：根据ID查找图书，参数为图书ID（std::string），返回指向 book 对象的指针，若未找到返回 nullptr。
• bool updateBook(const book& updatedBook)：更新图书信息，参数为更新后的图书对象（book），返回 bool 表示更新成功与否。

(3) Record

成员变量

• int borrowerID：借阅者的ID，用于标识借阅人。
• int bookID：图书的ID，用于标识被借阅的图书。
• time_t borrowTime：借阅时间，记录借阅发生的 UNIX 时间戳。
• time_t returnTime：归还时间，记录归还发生的 UNIX 时间戳，默认为 0 表示未归还。

成员函数

• record()：默认构造函数，初始化 borrowerID、bookID 和 returnTime 为 0，borrowTime 为 0。
• record(int borrowerID, int bookID, time_t borrowTime)：借书记录构造函数，初始化借阅记录，参数分别为借阅者ID、图书ID和借阅时间。
• int getBorrowerID() const：获取借阅者ID，返回 int 类型。
• int getBookID() const：获取图书ID，返回 int 类型。
• time_t getBorrowTime() const：获取借阅时间，返回 time_t 类型。
• time_t getReturnTime() const：获取归还时间，返回 time_t 类型。
• void setBorrowerID(int id)：设置借阅者ID，参数为新的 id 值。
• void setBookID(int id)：设置图书ID，参数为新的 id 值。
• void setBorrowTime(time_t time)：设置借阅时间，参数为新的 time 值。
• void setReturnTime(time_t time)：设置归还时间，参数为新的 time 值。
• bool isReturned() const：判断借阅记录是否已归还，返回 bool 类型（returnTime != 0 表示已归还）。
• void returnBook()：设置归还时间为当前时间，用于记录归还操作。
• bool isOverdue() const：检查借阅是否逾期，借阅期为 15 天，返回 bool 类型（已归还时检查是否逾期，未归还时检查当前是否逾期）。
• int getOverdueDays() const：获取逾期天数，借阅期为 15 天，返回 int 类型（若未逾期返回 0，逾期天数向上取整）。
• time_t getDueDate() const：获取应还日期，计算为借阅时间加 15 天，返回 time_t 类型。
• std::vector<record> getOverdueRecords(const std::vector<record>& records)：获取所有逾期记录，参数为记录列表（std::vector<record>），返回逾期记录的向量。
• bool willBeOverdueSoon(int days) const：检查借阅是否即将逾期，参数为预警天数（int），返回 bool 类型（未逾期且剩余时间小于预警天数）。
• std::vector<record> getSoonOverdueRecords(const std::vector<record>& records, int days)：获取即将逾期的记录，参数分别为记录列表（std::vector<record>）和预警天数（int），返回即将逾期记录的向量。
• std::vector<record> getBooksWithDueAfterDate(time_t date, const std::vector<record>& records)：根据日期查询该日期之后到期的书籍，参数分别为日期（time_t）和记录列表（std::vector<record>），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getBooksWithDueAfterDateFromFile(time_t date, const std::string& filename)：从文件中查询该日期之后到期的书籍，参数分别为日期（time_t）和文件名（std::string），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getOverdueUnreturnedRecords(const std::vector<record>& records)：获取所有逾期未归还的书籍记录，参数为记录列表（std::vector<record>），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getOverdueUnreturnedRecordsFromFile(const std::string& filename)：从文件中获取所有逾期未归还的书籍记录，参数为文件名（std::string），返回匹配记录的向量。
• json toJson() const：将记录对象转换为 JSON 格式，返回 json 对象，包含 borrowerID、bookID、borrowTime 和 returnTime。
• record fromJson(const json& j)：从 JSON 对象中加载记录数据，参数为 json 对象，返回 record 对象。
• std::vector<record> readFromFile(const std::string& filename)：从 JSON 文件读取所有记录，参数为文件名（std::string），返回记录列表（std::vector<record>）。
• void writeToFile(const std::vector<record>& records, const std::string& filename)：将记录列表写入 JSON 文件，参数分别为记录列表（std::vector<record>）和文件名（std::string）。
• void addBorrowRecord(int borrowerID, int bookID, const std::string& filename)：添加借阅记录并保存到文件，参数分别为借阅者ID、图书ID和文件名（std::string），检查图书是否已被借出并更新图书可用性。
• bool addReturnRecord(int borrowerID, int bookID, const std::string& filename)：添加归还记录并保存到文件，参数分别为借阅者ID、图书ID和文件名（std::string），返回 bool 表示成功与否。
• std::vector<record> getUserRecords(int userID, const std::vector<record>& records)：获取用户的所有借阅记录，参数分别为用户ID（int）和记录列表（std::vector<record>），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getUserRecordsFromFile(int userID, const std::string& filename)：从文件中获取用户的所有借阅记录，参数分别为用户ID（int）和文件名（std::string），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getBookRecords(int bookID, const std::vector<record>& records)：获取图书的所有借阅记录，参数分别为图书ID（int）和记录列表（std::vector<record>），返回匹配记录的向量。
• std::vector<record> getUnreturnedRecords(const std::vector<record>& records)：获取当前未归还的记录，参数为记录列表（std::vector<record>），返回未归还记录的向量。
• bool isBookBorrowed(int bookID, const std::vector<record>& records)：检查图书是否已被借出，参数分别为图书ID（int）和记录列表（std::vector<record>），返回 bool 类型。
• bool hasUserBorrowedBook(int userID, int bookID, const std::vector<record>& records)：检查用户是否已借此书，参数分别为用户ID、图书ID和记录列表（std::vector<record>），返回 bool 类型。
• bool hasUserReturnedAllBooks(int userID, const std::vector<record>& records)：检查用户是否已归还所有借阅的图书，参数分别为用户ID和记录列表（std::vector<record>），返回 bool 类型。
• bool isBookReturned(int bookID, const std::vector<record>& records)：判断图书是否已归还，参数分别为图书ID和记录列表（std::vector<record>），返回 bool 类型。
• std::string formatTime(time_t time)：格式化显示时间，参数为时间戳（time_t），返回格式化后的时间字符串（YYYY-MM-DD HH:MM:SS 或 未归还）。
• void printRecord() const：打印记录信息，显示借阅者ID、图书ID、借阅时间、归还时间和状态。
• std::map<int, int> getBookBorrowCounts(const std::vector<record>& records)：统计书籍借阅次数，参数为记录列表（std::vector<record>），返回图书ID与借阅次数的映射（std::map<int, int>）。
• std::map<int, int> getBookBorrowCountsFromFile(const std::string& filename)：从文件中统计书籍借阅次数，参数为文件名（std::string），返回图书ID与借阅次数的映射（std::map<int, int>）。

2、使用界面

(1) 主页面

主页面是程序的入口，用户可以选择以管理员或学生身份登录，或者退出程序。界面显示简单的菜单选项，引导用户进入登录流程。

(2) 管理员登录页面

管理员登录页面允许管理员输入用户名和密码进行身份验证，密码以 * 显示。验证成功后进入管理员仪表板，失败则显示错误信息。

(3) 学生登录页面

学生登录页面支持学生输入学号和密码进行登录，密码以 * 显示。学生可以选择登录或跳转到注册页面，验证失败时显示错误信息。

(4) 学生注册页面

学生注册页面允许学生输入学号和密码创建新账号。如果学号已存在或输入不合法，界面会显示错误信息；注册成功后自动返回主菜单。

(5) 管理员仪表板页面

管理员仪表板页面是管理员登录成功后的主界面，提供图书管理、用户管理和统计信息等功能入口，管理员可通过菜单选择具体操作。

(6) 学生仪表板页面

学生仪表板页面是学生登录成功后的主界面，提供图书查询、借书还书、查看借阅记录和修改密码等功能入口，学生可通过菜单选择操作。

(7) 图书搜索页面

图书搜索页面允许用户（学生和管理员）输入图书ID或标题进行搜索。学生只能查看图书基本信息和借阅状态，管理员可额外查看借阅者信息。

(8) 学生借书还书页面

学生借书还书页面支持学生输入图书ID查询图书状态并执行借书或还书操作。借书成功后显示应还日期，逾期信息以红色高亮。

(9) 学生借阅记录页面

学生借阅记录页面展示学生的所有借阅记录，包括图书信息、借阅时间、应还时间和状态。逾期未还记录以红色高亮，已归还但曾逾期的以黄色高亮。

(10) 学生推荐书籍页面

学生推荐书籍页面为学生提供个性化推荐，基于其借阅记录分析最常借阅的图书类型，展示未借阅且可借阅的同类型图书信息，包括图书ID、标题、作者、类型等。推荐列表以表格形式展示，若无记录则提示用户暂无推荐。

(11) 学生修改密码页面

学生修改密码页面允许学生输入原密码和新密码进行修改。验证通过后自动返回学生仪表板，失败则提示错误信息。

(12) 管理员图书管理页面

管理员图书管理页面是管理员管理图书的入口，提供录入图书、查询图书、删除图书和查看借阅状态等功能选项。

(13) 管理员录入图书页面

管理员录入图书页面允许管理员输入图书ID、标题、作者、出版社、ISBN 和类型等信息，点击保存或更新完成操作，成功后返回图书管理页面。

(14) 管理员删除图书页面

管理员删除图书页面支持管理员输入图书ID执行删除操作，成功后自动返回图书管理页面，失败则提示错误信息。

(15) 管理员借阅状态页面

管理员借阅状态页面展示所有未归还图书的借阅记录，支持按归还日期查询到期或即将到期的图书，逾期记录以红色高亮。

(16) 管理员用户管理页面

管理员用户管理页面允许管理员查看学生用户列表、搜索用户、查看用户借阅记录，并为学生重置密码，逾期未还用户以红色高亮。

(17) 管理员统计信息页面

管理员统计信息页面展示所有图书的借阅次数统计，按借阅次数降序排列，包含图书ID、标题、作者、类型和借阅次数。

四、AI辅助编码

(1) 简述本项目中采用AI辅助设计的过程

在完成这个图书管理系统项目时，我尝试了用AI来帮我设计和优化代码，尤其是在开始时有点不知道从哪里下手的时候。我先是把自己的项目想法告诉了AI，比如说想做一个支持管理员和学生操作的系统，包括登录、图书管理、借阅记录等等。AI帮我梳理了思路，建议我用模块化的结构，把功能分成用户管理、图书管理和借阅记录几个部分，还推荐了一些数据存储方式，比如用JSON文件和vector来管理数据。整个过程就像有个“智能助手”陪着我一起头脑风暴，我一边提出需求，AI一边给出建议，我再根据自己的理解调整，最后形成了现在的项目框架。

(2) 详述在哪些功能采用了AI辅助设计

AI在很多具体功能上都帮了我大忙。比如，在用户登录和注册模块里，AI帮我设计了验证逻辑和文件读写的代码，特别是用User类来处理身份认证和密码修改时，AI给出了清晰的函数结构。图书管理模块里，AI帮我实现了book类的增删改查功能，比如addBook和findBookById这些函数，代码逻辑很直观。借阅记录的部分，AI还协助我设计了逾期检查和统计功能，比如isOverdue和getBookBorrowCounts，这些让我省了不少时间去自己摸索。界面设计上，AI根据我的项目树里的图片命名，帮我整理了使用说明的顺序和内容，甚至还生成了Mermaid图来可视化流程，比如登录和图书管理的流程图，这让我在写报告时也更有条理。

(3) AI辅助设计的优点

用AI辅助设计真的让我受益匪浅。首先，它大大提高了我的开发效率，特别是在写一些复杂的逻辑时，AI能快速给出模板代码，我只要稍微改改就行，省去了很多试错时间。其次，AI提供的结构化建议让我学会了更好地组织代码，比如模块化和数据持久化的思路，这对我理解C++编程很有帮助。最后，AI还能生成可视化的流程图和文档内容，这让我在整理项目报告时事半功倍，感觉自己的表达也更清晰了。总的来说，AI就像个贴心的老师，帮我少走了很多弯路。

(4) 目前存在的问题

不过，AI辅助也不是完美无缺的。有时候AI给的代码需要我自己去理解和调试，比如文件路径硬编码到代码里（像/Users/chiyoshi/...），这让我觉得不够灵活，得手动改成更通用的方式。还有，AI生成的Mermaid图虽然好看，但细节上有时候跟我的实际需求不太吻合，我得自己调整才能完全符合项目逻辑。另外，AI有时候会假设一些我没提到的功能，比如统计功能的具体实现，我得花时间确认这些是否必要。总的来说，AI很强大，但还是得靠我自己多检查和优化，才能让项目更完善。

五、总结

在今年的4月初，当我得知需要完成这个结构化程序设计项目时，我决定挑战自己，开发一个电子图书馆管理系统。虽然这不是我第一次写软件——之前我主导过一个比较大型的Java项目，积累了一些开发经验——但这次用C++完成一个完整的系统对我来说仍然是个不小的挑战。整个开发过程充满了探索和成长，下面我来回顾一下这段经历。

一开始，我对如何设计这个系统感到有些迷茫。虽然我有Java开发的经验，但C++的开发方式和内存管理让我有些不太适应。加上这次是我一个人独立完成，没有队友可以讨论，我只能靠自己摸索。我先花了几天时间梳理需求，明确了系统的核心功能：支持管理员和学生两种角色，管理员可以管理图书和用户，学生可以借书还书、查询记录，还要加上一些统计功能。我参考了课程讲义和网上的资料，确定了用模块化设计的思路，把系统分成用户管理、图书管理和借阅记录三个主要模块。

为了更清晰地规划程序逻辑，我决定先画出系统的流程图。我用Mermaid工具画了登录、图书管理和借阅流程的图，比如管理员登录和学生借书的流程图，这些图让我对每个模块的交互有了直观的认识。画完流程图后，我开始设计数据结构。因为系统需要持久化存储，我选择了用JSON文件结合std::vector来管理数据，同时用book、User和record三个类来封装核心实体。这样的设计让我在编码时更清晰，比如book类负责图书的增删改查，record类处理借阅记录和逾期逻辑。

在编码阶段，我从用户登录模块入手，实现了User类的认证和注册功能。因为之前写过Java项目，我对面向对象的思想比较熟悉，所以用C++写类和方法时上手还算顺利。不过，C++的文件操作让我花了不少时间调试，比如用nlohmann/json库读写JSON文件时，我一开始没处理好异常，导致程序经常崩溃。后来我仔细阅读了库的文档，学会了用try-catch来捕获错误，问题才解决。图书管理模块的开发相对顺利，book类的addBook和findBookById函数逻辑比较简单，我很快就完成了增删改查的功能。

借阅记录模块是整个项目的难点之一。我需要实现逾期检查、统计借阅次数等功能，这些逻辑比我预想的复杂。比如，record类的isOverdue函数要计算借阅时间和当前时间的差值，还要处理已归还和未归还两种情况。我一开始写错了时间计算逻辑，导致逾期天数总是出错。后来我仔细检查了代码，发现是时间戳转换的问题，改用time_t和<ctime>库后才正常工作。统计功能的实现也让我颇费心思，getBookBorrowCounts函数需要遍历所有借阅记录，我用std::map来存储图书ID和借阅次数的映射，最后再按次数排序展示。

界面设计是我花时间最多的部分。我用了ftxui库来实现交互式终端界面，希望让用户操作更直观。主页面、登录页面、仪表板页面等都是我一个个设计出来的。虽然ftxui用起来不难，但调整界面布局和交互逻辑让我改了好几遍。比如，学生借书页面一开始没有显示应还日期，后来我加上了record::getDueDate的调用，才让界面更完整。最终，系统的每个功能都有了对应的界面，管理员和学生的操作路径也很清晰。

整个项目开发大概花了我一个多月的时间，从需求分析到编码、调试，再到写报告，每一步都让我学到了很多。相比之前的Java项目，这次C++开发的经历让我更深入地理解了底层逻辑，比如内存管理和文件操作的细节。我还学会了用第三方库来简化开发，比如nlohmann/json和ftxui，这些工具让我在数据存储和界面设计上省了不少力气。此外，模块化设计的思想让我在开发时更有条理，代码的可维护性也更高。

当然，这个项目还有很多可以改进的地方。比如，文件路径目前是硬编码的（像/Users/chiyoshi/...），这让我在不同设备上运行时得手动修改，未来可以改成配置文件来提高移植性。另外，系统的性能优化做得不够，如果图书和用户数据量很大，频繁读写文件可能会变慢，之后可以考虑用数据库来替代文件存储。还有，界面虽然用了ftxui，但交互体验还可以更丰富，比如支持鼠标操作或更直观的可视化统计图表。

总的来说，这次开发让我对C++编程有了更深的理解，也让我对软件开发的整体流程更加熟悉。从需求分析到系统设计，再到编码和测试，我一个人走完了整个过程，虽然辛苦，但收获也很大。之前的Java项目让我学会了团队协作，这次独立开发则让我更自信地面对复杂问题。我相信，这次项目的经验会成为我未来学习和开发的重要基石，也让我对程序设计有了更多的兴趣和热情。