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第11章学生成绩管理系统的设计与实现学习目标l学会使用Python设计并开发一个完整系统l能够根据问题的求解需要定义合理的数据结构，设计相应算法l掌握包、模块、函数在系统中的实现方法，会合理划分程序211.1系统概述l一个综合的学生成绩管理系统，要求能够管理若干个学生几门课程成绩，需要实现以下功能：读取以数据文件形式存储的学生信息；可以按学号增加、修改、删除学生的信息；按照学号、姓名、名次等方式查询学生信息；可以按照学号顺序浏览学生信息；可以统计每门课的最高分、最低分和平均分；计算每个学生的总分并进行排名。34显示基本信息 添加学生信息修改学生信息删除学生信息基本信息管理维护成绩信息计算学生总分根据总分排名学生成绩管理求课程最高分求课程最低分求课程平均分考试成绩统计学生成绩管理系统按学号查询按姓名查询按名次查询根据条件查询l为实现该系统，需要解决以下问题：1.数据的表示，用什么样的数据类型能够正确、合理、全面地表示学生的信息，每个学生必须要有那些信息。2.数据的存储，用什么样的结构存储学生的信息，有利于可扩充性并方便操作。3.数据的永久存储，数据以怎样的形式保存在磁盘上，避免数据的重复录入。4.如何能做到便于操作，即人机接口的界面友好，方便使用者的操作。5.如何抽象各个功能，做到代码复用程度高，函数的接口尽可能简单明了。56需要表示的信息成员名类型成员值的获得方式学号num整数用户输入姓名name字符串用户输入性别gender字符串用户输入3门课程的成绩score列表用户输入总分total整数根据3门课成绩计算名次rank整数根据总分计算7classStudent(object):#学生记录数据域def__init__(self,num=0,name='',sex='',score=[0,0,0],total=0,rank=0):self.num=num#学号self.name=name#姓名self.sex=sex#性别self.score=score#3门课成绩self.total=total#总分self.rank=rank#名次为学生类型定制的基本操作ldefreadStu(stu,n=100):ldefprintStu(stu,n=100):ldefequal(s1,s2,condition):ldeflarger(s1,s2,condition):ldefreverse(stu):ldefcalcuTotal(stu):ldefcalcuRank(stu):ldefcalcuMark(m,stu,n):ldefsortStu(stu,condition):ldefsearchStu(stu,s,condition,f):ldefdeleteStu(stu,s):8l需要对其中的部分函数再作一些说明：1.readStu()和printStu()函数都是实现读入或输出n个元素的，当实参n为1时，该函数的功能就是读入或输出一个记录，依然是可以正确执行的，在后续的程序中有时需要对单个记录进行输入/输出处理，有时是批量的输入/输出，这两个函数适用于这两种需求。2.equal函数中的形式参数condition，是为了使函数更通用。因为程序中需要用到多种判断相等的方式：按学号、按分数、按名次、按姓名，没有必要分别写出4个判相等的函数，所以用同一个函数实现，通过condition参数来区别到底需要按什么条件进行判断，简化了程序的接口。93.larger函数中形式参数condition的用法和意义与equal函数中相同，在程序中进行排序时主要是根据学号或分数进行，因此本函数中condition的取值只定义了两种，读者在实现程序时，如果还有其他需要判断大小的情况，则增加condition变量的选值就可以了4.calcuRank函数用来计算所有同学的名次，本函数中，要充分考虑相同总分的同学名次相同，并且在有并列名次的情况下，后面同学的名次应该跳过空的名次号。例如，有两个同学并列第5，则下一个分数的同学应该是第7名而不应该是第6名，这在赋值的时候用双分支if来控制。105.searchStu函数用来实现按一定条件的查询，该函数将被查询模块调用，查询的依据有学号、姓名、名次，本系统中，只有按学号查询得到的结果是唯一的，因为在进行插入、删除等基本信息的管理时已经保证了学号的唯一性。按姓名及名次查询都有可能得到多条记录结果，因此，该函数中用f数组来存储符合条件的记录的下标，通过此参数将所有查询下标返回给主调用函数，从而才得出查询后所有符合条件的结果。函数的返回值是符合查询条件的元素个数，这样便于主调用函数控制数组输出时的循环次数。6.函数calcuMark用来求三门课程的最高分、最低分、平均分，共有9个信息，因此形式参数表中用一个二位数组来返回这9个求解的结果，第一下标代表哪门课，第二下标的0、1、2分别对应于最高分、最低分、平均分。11数据的永久保存ldefcreateFile(stu):ldefreadFile(stu):ldefsaveFile(stu):12用两级菜单四层函数实现系统13菜单主菜单基本信息成绩管理成绩统计条件查询函数名defmenu()defmenuBase()defmenuScore()defmenuCount()defmenuSearch()对应功能模块学生成绩管理系统基本信息管理学生成绩管理学生成绩统计根据条件查询被哪个函数调用main函数baseManage函数scoreManage函数countManage函数searchManage函数l在编制上述程序时，请注意以下几点：1.如果第一次运行，数据文件是空的，则会自动调用建立文件这个函数，用户需要从键盘上先输入一系列元素，程序执行保存操作。2.在运行插入、删除、修改之后，一定要注意，必须选择第三个一级菜单功能，即“3.学生成绩管理“功能，并且重新选择其下的两个子菜单分别计算总分和排名，才是目前对基本信息进行修改之后最新的成绩与排名情况。在查询时，根据姓名和名字查询都有可能显示多条记录，上述演示中就有查名次显示出来并列名次的两条记录信息。143.每一级菜单函数都放在循环体中调用，目的是使得每一次操作结束后，重新显示菜单。该系统的功能划分还可以有其他的方法，请读者自行设计其他的方案，并仿照此程序的实现方法，自己设计一个类似的信息管理系统。4.在开发一个系统的时候，一定要考虑数据的存储问题，因为每次运行原始数据都从键盘读入是不科学也是不可行的，因此文件的操作非常重要，对应于对象列表或字典类型的数据用文本文件更为直观，用户也可根据需要选择使用二进制形式进行文件保存。155.对系统要实现的功能按自顶向下、逐步细化、模块化的思想进行结构化设计是非常重要的。每一个功能用一个或多个函数对应实现，在设计时充分考虑对功能的抽象，如何定义函数，使函数的功能更加通用，能为多个功能提供服务。函数与函数之间怎样传递数据，即参数和返回值类型如何正确设定。每一个函数的功能必须清晰、代码简洁明了，这是系统设计中非常重要的问题。166.另外，友好的人机交互界面，将大大方便使用者，这也是系统设计时需要考虑的问题。因为开发者一定要将使用者理解为完全不懂程序，只是在一个易操作的界面指导下使用程序完成特定功能。因为，菜单设计要清晰合理，程序中的意外错误也要有充分的考虑，提示信息要丰富完整。1718