学生成绩管理系统实验报告

一、项目总体设计方案#

1. 系统功能需求分析#

　　学生成绩管理系统面向单门课程、单个班级的成绩管理。系统启动后，从指定文本文件中读取固定格式的姓名、学号和原始成绩，从键盘获取参与统计的学生人数与课程满分，用于后续比例换算和合法性检查。数据读入并通过范围校验后统一保存在内存中，后续操作都在这一份数据上完成，无需重复读写文件。

　　系统提供循环菜单界面，用户可多次选择不同功能：一是按照成绩从高到低排序并生成名次，在终端输出“名次–学号–姓名–成绩”列表；二是按成绩区间统计人数，将原始成绩按满分比例划分为 0–30、30–60、60–80、80–100 四个分段，用于观察成绩分布；三是计算平均分，找出最高分和最低分，并给出对应学号和姓名；四是在退出前将排序后的完整成绩表导出为 CSV 文件，便于用表格软件查看和打印。

　　系统假定输入文件格式正确，阶段主要进行人数上限、成绩范围和文件打开情况等基本检查。一旦检测到人数超限、成绩越界或文件无法打开，会在入口处给出提示并直接终止，避免基于错误数据继续处理。

2. 系统整体结构设计#

　　整体上，系统围绕主控流程展开，由数据获取与存储、成绩处理以及用户交互与结果展示三部分构成。主函数在程序入口完成提示和数据读入后，进入基于菜单的循环结构，根据用户选择调用相应功能模块。

　　数据获取与存储部分负责文件输入和基础校验：从磁盘读取学生姓名、学号和成绩，将每条记录封装为结构体元素顺序存入数组，同时检查成绩是否落在 [0, 满分] 区间、学生数量是否在预设上限以内，校验失败时向主控流程返回错误标志。

　　成绩处理部分包括排序与排名、分段统计和整体分析三个子模块。排序与排名模块在内存中对学生数组按成绩降序重排，并据此写入名次字段；分段统计模块根据课程满分，将成绩映射到相应分数区间，累计各分段人数；整体分析模块遍历数组，求出总分、平均分以及最大值和最小值所在位置，为结果输出提供基础数据。

　　用户交互与结果展示部分由控制台菜单和 CSV 导出组成。控制台负责显示操作选项、读取用户输入，并以文本形式展示排序结果、分段统计和分析结论；导出部分在用户选择退出时，将当前数组按名次顺序写入外部 CSV 文件，便于直接打开。

二、项目详细设计方案#

1. 数据输入与合法性检查模块——函数 `inputstu` 的设计#

　　函数通过指针参数返回学生人数和课程满分，并将读取到的学生记录写入结构体数组 student，布尔返回值用于标记输入是否成功。

　　执行顺序如下：首先检查全局输入输出文件流是否成功打开，若有文件打开失败，则在终端输出错误信息并返回 false。文件正常时，提示用户输入需要统计的学生数量和课程满分，将键盘输入写入 *n 和 *full。随后进入循环，根据 *n 依次从文件读取每位学生的姓名、学号和成绩，每读入一条立即判断成绩是否在 [0, *full] 区间内；若发现越界，输出提示信息并返回 false，中止后续读取。

　　再对整体数据做一次检查：若学生数量为 0、满分为 0 或人数超过 30，则给出读取失败提示并返回 false。只有文件状态正常且人数与成绩均在允许范围内时，函数才返回 true。

2. 成绩排序与排名模块#

2.1 比较函数 `cmp` 的设计#

　　成绩排序基于 std::sort 实现，排序准则由比较函数 bool cmp(stu x, stu y) 提供。该函数仅比较两个学生结构体的 score 字段，当 x.score > y.score 时返回 true，表示在排序结果中 x 应排在 y 之前，从而实现按成绩从高到低的降序排序。

2.2 排名函数 `Rank` 的设计#

　　函数 Rank(stu student[], int n) 用于在排序基础上生成名次。函数首先调用 sort 函数，按成绩降序重排数组。排序完成后，从下标 0 开始依次扫描每个元素，维护一个临时变量 temp 记录当前连续并列的个数。

　　遍历过程中，若当前学生不是第一个且成绩与前一位相同，则说明出现并列，当前名次应与并列起始位置一致，因此通过 i - (temp++) + 1 计算名次并写入 ScoreRank，同时递增 temp；若成绩与前一位不同，则将当前学生名次设为 i+1，并将 temp 重置为 1，从而处理同分并列的情况。

3. 成绩统计模块——函数 `statistics` 的设计#

　　成绩分段统计由函数：

statistics(stu student[], int n, int *score30, int *score60, int *score80, int *score100, int full)

完成。四个整型指针参数分别用于返回各分数段的人数计数，调用前先在函数内部将其清零。函数遍历学生数组，根据每个学生成绩占满分的比例进行区间判断：若 score < 0.3*full，则累计 score30；否则若小于 0.6*full，累计 score60；否则若小于 0.8*full，累计 score80；其余则视为 80–100 分段，累计 score100。

4. 成绩分析模块——函数 `analysis` 的设计#

　　函数 analysis(stu student[], int *ScoreMax, int *ScoreMin, double *ScoreAve, int n, double full) 负责计算最高分、最低分和平均分。入口时 ScoreMax 与 ScoreMin 作为下标指针，一般初始化为 0，用于记录当前已知最高分和最低分所在位置；ScoreAve 用于返回平均分结果。

　　函数内部先将总分 sum 初始化为 0，然后从 0 开始遍历学生数组。在扫描过程中，若当前学生成绩大于 student[*ScoreMax].score，则更新 *ScoreMax 为当前下标；若成绩小于 student[*ScoreMin].score，则更新 *ScoreMin。同时，每次将当前成绩累加到 sum。循环结束后，用 sum/n 得到平均分，写入 *ScoreAve。

5. 数据导出模块——函数 `stuoutput` 的设计#

　　导出结果由 stuoutput(stu student[], int n) 完成。函数开头再次调用 Rank，保证输出前数据已经按成绩排序并附带正确名次。随后通过全局输出文件流 fout 写入表头行“排名,学号,姓名,成绩”，接着在循环中按数组顺序逐行输出每位学生的名次、学号、姓名和成绩，各字段之间以逗号分隔，每条记录一行。

6. 菜单与主控流程——主函数 `main` 的设计#

　　主函数 main 负责整体控制流程和与用户的交互。程序启动时先输出提示信息，引导用户了解输入格式和样例。随后声明学生人数、满分、各分数段计数、最高分和最低分下标、平均分等变量，并定义容量为 30 的学生数组。接着提示“上传数据”，调用 inputstu 完成数据读入和合法性检查；若返回值为 false，说明输入阶段发生错误，主函数直接返回，程序结束；若读入成功，则输出“数据读取已完成，正在分析中”的提示，并进入菜单循环。

　　菜单部分通过 while(1) 实现，循环中先输出操作选项，包括成绩排序、成绩统计、成绩分析和导出退出，再读取用户输入的操作编号。根据编号进入 switch 结构：

选择排序：调用 Rank 并在终端逐行打印名次、学号、姓名和成绩
选择统计：调用 statistics，输出各分数段人数
选择分析：调用 analysis，输出平均分以及最高分、最低分对应学生的信息
选择导出退出：调用 stuoutput 将当前数据写入 CSV 文件，提示“数据已导出，正在退出”，并 return 0 结束程序
输入不在 1–4：输出错误提示并返回菜单重新选择

三、程序清单#

1
#include <iostream>
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#include <fstream>
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#include <sstream>
4
#include <string>
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#include <algorithm>
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using namespace std;
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ifstream fin("input.txt");
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ofstream fout("output.csv");
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struct stu{
11
    string name;
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    int id;
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    double score;
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    int ScoreRank;
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};
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bool inputstu(int *n,int* full,stu student[]){
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    if (!fin.is_open() || !fout.is_open()) {
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        cerr << "无法打开文件\n";
20
        return 0;
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    }
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    cout<<"请输入需要统计的学生数量：";
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    cin>>*n;
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    cout<<"请输入该科目的满分：",
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    cin>>*full;
27
    for(int i=0;i<*n;i++){
28
        fin>>student[i].name>>student[i].id>>student[i].score;
29
        if(student[i].score>*full || student[i].score<0){
30
            cerr<<"\n学生成绩范围错误，自动退出中。";
31
            return 0;
32
        }
33
    }
34
    if((*n)==0||(*full)==0||(*n)>30){
35
        cerr<<"\n数据读取失败，自动退出中。";
36
        return 0;
37
    }
38
    return 1;
39
}
40

41
bool cmp(stu x,stu y){
42
    if(x.score>y.score)
43
        return 1;
44
    return 0;
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}
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void Rank(stu student[],int n){
48
    sort(student,student+n,cmp);
49
    int temp=1;
50
    for(int i=0;i<n;i++){
51
        if(i>0 && student[i].score==student[i-1].score)
52
            student[i].ScoreRank=i-(temp++)+1;
53
        else{
54
            student[i].ScoreRank=i+1;
55
            temp=1;
56
        }
57
    }
58
}
59

60
void statistics(stu student[],int n,int *score30,int *score60,int *score80,int *score100,int full){
61
    *score30=0;
62
    *score60=0;
63
    *score80=0;
64
    *score100=0;
65
    for(int i=0;i<n;i++){
66
        if(student[i].score<0.3*full)
67
            (*score30)++;
68
        else if(student[i].score<0.6*full)
69
            (*score60)++;
70
        else if(student[i].score<0.8*full)
71
            (*score80)++;
72
        else
73
            (*score100)++;
74
    }
75
}
76

77
void analysis(stu student[],int *ScoreMax,int *ScoreMin,double *ScoreAve,int n,double full){
78
    double sum=0.0;
79
    for(int i=0;i<n;i++){
80
        if(student[i].score>student[*ScoreMax].score)
81
            *ScoreMax=i;
82
        if(student[i].score<student[*ScoreMin].score)
83
            *ScoreMin=i;
84
        sum+=student[i].score;
85
    }
86
    *ScoreAve=sum/n;
87
}
88

89
void stuoutput(stu student[], int n){
90
    Rank(student,n);
91
    fout<<"排名,学号,姓名,成绩\n";
92
    for(int i=0;i<n;i++){
93
        fout<<student[i].ScoreRank<<","<<student[i].id<<","
94
              <<student[i].name<<","<<student[i].score<<endl;
95
    }
96
}
97

98
int main(){
99
    cout<<"正在进入系统，请确保输入正确的数值。"<<endl
100
          <<"按照参考样例，共30名学生，试卷满分100分。\n\n";
101
    int n=0,full=0,score30=0,score60=0,score80=0,score100=0,ScoreMax=0,ScoreMin=0;
102
    double ScoreAve=0;
103
    stu student[30];
104
    cout<<"\n上传数据中，请确保学生信息按指定格式存储在 input.csv。\n";
105
    if(inputstu(&n,&full,student))
106
        cout<<"\n数据读取已完成,正在分析中。\n";
107
    else{
108
        system("pause");
109
        return 0;
110
    }
111

112
    while(1) {
113
        int operation=0;
114
        cout<<"\n\n数据分析已完成，可执行下列操作；\n请选择需要执行的操作\n";
115
        cout<<"1. 成绩排序\n";
116
        cout<<"2. 成绩统计\n";
117
        cout<<"3. 成绩分析\n";
118
        cout<<"4. 导出数据并退出\n\n";
119
        cin>>operation;
120

121
        switch(operation){
122
            case 1:
123
                Rank(student,n);
124
                for(int i=0;i<n;i++)
125
                    cout<<student[i].ScoreRank<<" "<<student[i].id<<"号 "<<student[i].name<<" "<<student[i].score<<" 分\n";
126
                cout<<"成绩排序已完成\n";
127
                break;
128
            case 2:
129
                cout<<"按原始分百分比转换至100分后\n";
130
                statistics(student,n,&score30,&score60,&score80,&score100,full);
131
                cout<<"0-30分:"<<score30<<"人；\n";
132
                cout<<"30-60分:"<<score60<<"人；\n";
133
                cout<<"60-80分:"<<score80<<"人；\n";
134
                cout<<"80-100分:"<<score100<<"人；\n";
135
                cout<<"已完成\n";
136
                break;
137
            case 3:
138
                analysis(student,&ScoreMax,&ScoreMin,&ScoreAve,n,full);
139
                cout<<"平均分为： "<<ScoreAve<<endl;
140
                cout<<"最高分为："<<student[ScoreMax].id<<"号 "<<student[ScoreMax].name<<" "<<student[ScoreMax].score<<"分。\n";
141
                cout<<"最低分为："<<student[ScoreMin].id<<"号 "<<student[ScoreMin].name<<" "<<student[ScoreMin].score<<"分。\n";
142
                cout<<"成绩分析完成\n";
143
                break;
144
            case 4:
145
                stuoutput(student,n);
146
                cout<<"数据已导出，正在退出\n";
147
                system("pause");
148
                return 0;
149
            default:
150
                cerr<<"输入错误，请重新输入\n";
151
                break;
152
        }
153
    }
154
    system("pause");
155
    return 0;
156
}

一、项目总体设计方案#

1. 系统功能需求分析#

2. 系统整体结构设计#

二、项目详细设计方案#

1. 数据输入与合法性检查模块——函数 inputstu 的设计#

2. 成绩排序与排名模块#

2.1 比较函数 cmp 的设计#

2.2 排名函数 Rank 的设计#

3. 成绩统计模块——函数 statistics 的设计#

4. 成绩分析模块——函数 analysis 的设计#

5. 数据导出模块——函数 stuoutput 的设计#

6. 菜单与主控流程——主函数 main 的设计#