数据结构—学生成绩管理系统.doc

桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 数据结构与算法 课程设计说明书 题 目 学生成绩管理系统 学 院 计算机科学与工程学院 专 业 姓 名 学 号 指导教师 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 2014 年 10 月 20 日 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 成绩评定标准及成绩 1 能按照格式进行写作 无抄袭现象 10 分 2 报告内容行文通畅 有条理性 无错别字 结构严谨 10 分 3 能够按照数据结构课设的格式要求 排版要求和字数要求等 有需求分析 系统分析 详细设计 关键技术的介绍和参考文献 10 分 4 在验收过程中 能合理的回答问题 20 分 5 软件能正常运行 实现所提出的功能 40 分 6 软件代码规范性较好 5 分 7 具有自己的创新或特色 5 分 总成绩 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 摘 要 学生成绩管理系统是当今教育单位必不可少的一部分 对于学校管理者 的作用是巨大的 它使得人们无需经过特别的训练就能够使用电脑完成许多复 杂的工作 教师通过学生成绩管理系统对学生的信息进行轻松的管理 学生也 可以通过它来查询自己的成绩信息 为此 根据用户各方面的实际需要开发设 计了本学生成绩管理系统 本系统采用 VC 6 0 作为开发工具 系统的实现过 程 包括系统需求分析 流程分析功能设计等 系统的主要功能有学生信息录 入 数据查询等功能 关键词 学生成绩管理 链表 Microsoft Visual C 6 0 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 目 录 引言 1 1 系统概述 2 2 需求分析 2 2 1 系统需求 3 2 2 开发环境 3 3 详细设计 5 4 系统测试 14 5 所遇到的问题和分析解决 15 6 系统特色及关键技术 16 6 7 结论 17 8 谢辞 18 参考文献 19 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 1 页 引言 一 设计目的一 设计目的 通过本课程设计的实践 全面总结程序设计与问题求解课程与数据结构与算法课 程学习中的的数据类型 程序结构 数组 函数 指针 结构体 链表等基本概念 掌握其使用方法 掌握数据结构与算法课程中的各种排序算法 单链表的创建 插入 查找 删除 修改等方法 掌握面向对象程序设计中有关输入输出流类体系 文件操 作的基本概念 初步学会用类与对象这种面向对象的程序设计方法编写应用程序 培 养使用面向对象的程序设计方法编写计算机程序的能力 通过设计一个 学生成绩统计管理 进一步熟悉数据结构与算法链表的各种实现 方式 了解系统开发的需求分析 类层次设计 模块分解 编码测试 模块组装与整体 调试的全过程 加深对数据结构与算法的理解与 Visual C 环境的使用 逐步熟悉程序 设计的方法 并养成良好的编程习惯 程序设计是一门实践性很强的课程 必须十分重 视实践环节 许多实际的知识不是靠听课和看书学到的 而是通过长时间的实践积累的 二 背景二 背景 在如今的高校日常管理当中 学生成绩管理系统有着重要意义 当前学校学生数量 规模大 课程门类多 校区分散等 学生成绩管理系统更具有实际应用意义 但是 我 们目前看到的学生成绩管理系统在很多方面还不够完善 功能也有些欠缺 学生成绩管理是一个学校不可缺少的部分 它的内容对于学校的管理者和学生以及 学生家长来说都至关重要 所以一个良好的学生成绩管理系统应该能够为用户提供充足 的信息和快捷的查询手段 学生成绩管理系统对学校加强学生成绩管理有着极其重要的 作用 由于各个大学都在持续扩招 学生的数量日益庞大 对于如何管理如此庞大的学生 成绩数据显得更为复杂 传统的手工成绩管理不仅工作量大 而且容易出现问题 如 效率低 保密性差 另外时间一长 将产生大量的文件和数据 这对于查找 更新和维 护都带来了不少的困难 已不能适应时代的发展 随着科学技术的不断提高 计算机科学日渐成熟 其强大的功能已为人们深刻认识 它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用 作为计算机应用的一部分 使用计算机对学生成绩信息进行管理 具有手工管理所 无法比拟的优点 例 检索迅速 查找方便 可靠性高 存储量大 保密性好 寿命长 成本低等 这些优点能够极大地提高管理者管理的效率 也是学校走向科学化 正规化管 理 与世界接轨的重要条件 因此 开发设计这样一套学生成绩管理软件成为很有必要的事情 该学生成绩管理 系统采用 C 语言开发研制 针对学生成绩及其数据特点 可以全面实现对学生成绩的插 入 查询 修改 删除和输出等功能的计算机管理 它能使学生成绩数据的工作人员从 繁重的工作中解脱出来 大大减轻了工作量 减少人为的工作失误 全面提高学生成绩 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 2 页 管理的效率 从而使学校对于学生成绩的管理水平和技术水平跃上一个新的台阶 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 3 页 1 系统概述 通过上网调查了解 以及和同学老师积极交流 建立学生成绩信息管理系统 采用 计算机对学生成绩信息进行管理 进一步提高学校现代化水平 帮助广大成绩信息管理 者提高工作效率 减少工作时间 实现学生及其家长信息查询工作流程的系统化 公平 化 规范化和自动化 也为广大在教师提供便利快捷的成绩录入功能 为了保证系统能 够长期 安全 稳定 可靠 高效的运行 本系统将达到以下几个功能 1 能完成学生成绩的插入 查询 修改 删除 排序 输出等功能 2 采用单链表存储结构实现 3 所有数据以外部文件方式保存 2 需求分析 成绩管理成为学校教学管理中十分重要又相当复杂的管理工作之一 单纯的采用传 统的手工处理已经不符合教育和管理的要求 而计算机具有运算速度快 处理能力强等 特点 很自然地进入到这一应用领域中 因此为了保证学校的信息流畅 工作高效 有 必要设计一个学生成绩管理系统 这不但能使教务人员从复杂的成绩管理中解脱出来 而且对于推动教学的发展也起到非常重要的作用 学校学生成绩管理工作都是采用传统 的手工管理 这各传统人工的管理方式存在着许多缺点 如 效率低 保密性差 一方 面导致教师 学生成绩情况不了解 教师对成绩管理工作倍感头痛 因为时间一长 将 产生大量的文件和数据 这对于查找 更新和维护都带来了不少的困难 耗费大量劳动 力 难于避免错误的产生 选择 VC 来开发学生成绩管理系统 由于以上的优点 帮助广 大教师提高工作效率 实现学生成绩信息管理工作流程的系统化 规范化和自动化 所以 选择 VC 来开发学生成绩管理系统 2 1 系统需求系统需求 2 1 1 系统处理的准确性 系统处理的准确性和及时性是系统的必要性能 在系统设计和开发过程中 要充分 考虑系统当前和将来可能承受的工作量 使系统的处理能力和响应时间能够满足高校对 信息处理的需求 2 2 2 系统处理的及时性 由于学生非常关心自己的信息正确与否以便及时接受来自学校的学习成绩信息 学 生成绩信息管理功能对于整个系统的功能和性能完成举足轻重 在系统开发过程中 必 须采用一定的方法保证系统的准确性 2 2 3 系统的开放性和可扩充性 学生成绩信息管理系统在开发过程中 应该充分考虑以后的可扩充性 例如学生成 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 4 页 绩信息管理的方式的改变 学生成绩信息的需求也会不断的更新和完善 2 2 4 功能需求 1 用中文菜单 界面设计和用户输入输出要人性化些 2 将学生信息保存在文本文档中 具体对学生信息进行插入删除查询操作时 将 保存在文本文档中的学生信息提取出来 保存在自己定义的数据结构中 然后再 对该数据结构进行操作 所有操作完成 或者在相应的命令后 再将学生信息保 存到文本文档中 3 具有数据输入功能 输入的数据能最终保存在文件中 4 具有数据删除功能 能最终从文件中删除 5 排序功能 根据自己设计的数据结构 设计排序算法 6 具有多种查询 如按学号查询 按姓名查询 按成绩查询等 及输出功能 7 其它功能 如各种统计 统计每个学生所有课程的平均分 统计某门课程所有 学生的平均分等等 8 学生信息的修改 比如修改学生姓名 修改学生某门课程的成绩 针对上述功能要求 本系统设置了如下几个函数 插入函数 AppendNode 将学生成绩信息插入到链表中 查询函数 Find 分别可以按学号和按姓名进行学生成绩查询 删除函数 DelNode 按学号删除对应的学生记录 修改函数 Change 分别可以按学号和按姓名进行学生成绩修改 输出函数 DisLink 输出全部学生成绩信息 排序函数 Com 分别可按学号 学期和学生平均分排序输出 读取数据函数 ReadData 从外部文件读取学生成绩信息 保存数据函数 SaveData 将学生成绩保存到外部文件中 2 2 5 使用范围 各大中小学校的老师与教务科 2 2 6 用户界面 良好的中文界面环境 可以通过不同数字的选择来实现不同的系统功能 2 2 7 输出要求 中文输出格式 当用户有非法输入时会有良好的输出提示语 提示用户按正确输入格式 输入 2 2 开发环境开发环境 Visual C 6 0 简称 VC 或者 VC6 0 是微软推出的一款 C 编译器 将 高级语 言 翻译为 机器语言 低级语言 的程序 Visual C 是一个功能强大的可视化软 件开发工具 自 1993 年 Microsoft 公司推出 Visual C 1 0 后 随着其新版本的不断问 世 Visual C 已成为专业程序员进行软件开发的首选工具 虽然微软公司推出了 Visual C NET Visual C 7 0 但它的应用有很大的局限性 只适用于 Windows 2000 Windows XP 和 Windows NT4 0 所以实际中 更多的是以 Visual C 6 0 为平台 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 5 页 C 语言是一种计算机程序设计语言 它既具有高级语言的特点 又具有汇编语言的特 点 C 语言适用范围大 适合于多种操作系统 如 Windows linux DOS UNIX 等等 也 适用于多种机型 C 语言已先后被移植到大 中 小及微机型上 它可以作为工作系统设 计语言 编写系统应用程序 也可以作为应用程序设计语言 编写不依赖计算机硬件的 应用程序 C 语言功能齐全 具有各种各样的数据类型 并引入了指针概念 可使程序效 率更高 而且计算功能 逻辑判断功能也比较强大 可以实现决策目的的游戏 它的应 用范围广泛 具备很强的数据处理能力 不仅仅是在软件开发上 而且各类科研都需要 用到 C 语言 适于编写系统软件 2 32 3 系统性能分析系统性能分析 2 3 1 硬件环境 处理器 CPU 主频在 500MHz 以上 内存 128MB 以上 硬盘空间 10MB 2 3 2 软件环境 操作系统 Windows XP Window 7 推荐使用 Windows XP 调试环境 Visual C 6 0 及以上版本 分辨率 1024 768 Microsoft Visual C 6 0 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 6 页 3 详细设计 3 1 系统的结构设计系统的结构设计 通过对学生成绩信息管理系统的功能分析 可以定义出系统的总体结构模块图 如图 3 1 所示 学生成绩管理系统 学生 成绩 插入 学生 成绩 查询 学生 成绩 删除 学生 成绩 修改 学生 成绩 排序 学生 成绩 输出 学生 成绩 保存 图 3 1 学生成绩管理系统总体结构设计 3 2 系统管理流程图系统管理流程图 前面的分析中已经定义了系统各个模块 属于静态建模的范围 在系统运行时刻的动 态模型应该由系统的流程决定 当用户运行该系统后可以来进行学生成绩信息插入管理 学生成绩信息查询管理 学生成绩信息删除管理 学生成绩信息修改管理 学生成绩信 息排序管理及学生成绩信息输出等操作 具体的流程如图 3 2 所示 进入系统数据读入 查询 修改 删除 输出 数据保存退出系统 不保存 Y N 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 7 页 图 3 2 1 系统流程图 主模块应负责应用程序的主界面 由它调用其他模块 因此主模块应具有操作性好 界面清晰的特点 使用户能够很方便地找到所需功能 本成绩管理系统可以先以可读写的 方式打开数据文件 若该文件不存在 则提醒用户新建此文件 当打开文件操作成功后 从文件中一次读出一条记录 添加到新建的单链表中 然后执行显示主菜单和进入主循环 操作 进行按键判断 根据功能需求的结果分析 主界面应该由学生成绩信息插入管理 学生成绩信息查 询管理 学生成绩信息修改管理 学生成绩信息删除管理 学生成绩信息的排序和学生 成绩信息输出管理组成 可以通过输入相应的数字进入相应的功能模块 接下来是系统 详细设计和系统实现 系统总体设计完成后 就可以根据需求对各个模块来进行实现了 在本系统中需要编码实现的主要有学生成绩信息插入 学生成绩信息查询 学生成绩信 息修改 学生成绩信息删除 学生成绩的排序和学生成绩信息输出等 6 个模块 1 学生成绩插入模块 用到的数据结构与算法知识为结构体 该系统创建了学生成绩结构体 结构体又由 数据域和指针域构成 数据域中包含学期 学号 姓名 语文成绩 数学成绩 外语成 绩和平均分等信息 添加的信息包括学期 取值范围只能 1 8 学号 姓名 输入数字和其他字符时为 不合法输入 语文成绩 数学成绩和外语成绩 各科成绩的取值范围大于 0 小于 100 流程图如下图 3 3 2 所示 开始插入数 据 输入学生成绩信息 调用类成员函数采用 单链表保存数据 结束 图 3 3 2 使用到的存储结构是单链表 线性表的链接存储结构称为单链表 单链表使用一组 任意的存储单元存放线性表的元素 这组存储单元可以连续也可以不连续 甚至可以零 散分布在内存中的任意位置 为了正确表示元素之间逻辑关系 每个存储单元在存储数 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 8 页 据元素的同时 还必须存储其后继元素所在地址信息 这个地址信息称为指针 这两部 分组成了数据元素的存储映像 称为结点 结点结构如图 3 3 3 所示 图 3 3 3 单链表的结点构造 设 p 是一个指针变量 则 p 的值是一个指针 设指针 p 指向某个结点 则该结点用 p 表示 在单链表中 结点 p 由两个域组成 存放数据元素的部分和存放后继结点地址 的指针部分 分别用 p data 和 p next 来标识 p next 指向结点 ai 1 其指针与结点之 间关系如图 3 3 4 所示 图 3 3 4 指针与结点之间关系的示意图 本程序采用的是尾插法 就是每次将新申请的结点插在终端结点的后面 其执行过程 描述如下 初始化创建两个节点 第一个节点 pr head 第二个节点 p 设置为空 如果 head 为空 则 p head 否则 用 while 循环 查找到尾节点 即当 pr next 不为空时 pr pr next 找到尾节点后 令 pr next p 然后 pr p 这就完成了在尾节点新增加一 个节点 p 2 学生成绩查询模块 按姓名和学号查找学生成绩的流程图分别如下图 3 3 5 所示 结束 输入查找 姓名学号 学号学号 判断 抱歉没有该学生输出该学生的信息 按姓名或学 号查找 查找开始 N Y 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 9 页 图 3 3 5 按姓名查找学生成绩信息流程图 在单链表中 即使知道被访问结点的位置 i 也不能像顺序表那样直接按序号访问 而只能从头指针出发 设置一个工作指针 p 顺 next 域逐个结点往下搜索 当 p 指向某个 结点时判断是否为第 i 个结点 判断条件即比较数据域中 p name 与输入的 name 是否一 致 是的话则查找成功 否则 将工作指针 p 后移 即将 p 指向原来所指结点的后继结 点 直到 p 为 NULL 时查找失败 单链表查找过程如图 3 3 6 所示 图 3 3 6 单链表查找过程的示意图 按学号查询学生成绩信息同按姓名查找学生成绩信息 由于过程差别不大 此处就 不再用示意图详细列出了 3 学生成绩修改模块 学生成绩修改功能 可以按学号首先要查找与要修改数据相匹配的信息 如果找到 了匹配的信息 则让用户按接下来的输出提示依次输入要修改的信息 学号作为主码 不能修改 然后再将重新输入新的数据并保存到单链表 然后保存到指定文件当中去 若没有匹配的学生成绩信息 则返回失败 然后把相应的提示信息输出 让用户重新选 择操作 Student Change Student head Student p int term int ID char name 20 int c1 int c2 int c3 int k 1 p head printf 请输入要查找的学号 n scanf d while p NULL if p ID ID printf 已找到该学生 请输入修改信息 n while 1 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 10 页 printf 请输入学期 scanf d if term 8 term100 c1term term 数据修改 strcpy p name name 数据修改 p c1 c1 数据修改 p c2 c2 数据修改 p c3 c3 数据修改 printf 修改成功 n SaveData head k 0 p p next if k printf 没有该学生 请核对学号 n return head 4 学生成绩删除模块 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 11 页 当选择删除功能时 可以选择按学号或名字进行删除操作 首先要求输入要删除的 同学的学号或姓名 如果该同学存在并且学号或姓名匹配的上的话 则进行删除操作 然后输出提示语 提示用户操作成功 否则返回失败 并提示用户操作失败 然后让用 户重新选择操作功能 其流程图 3 3 7 如下 开始 输入姓名 输入学号 学号存在 执行删除功能 返回主菜单 N Y 图 3 3 7 删除学生信息模块流程图 删除操作定义为将单链表的第 i 个结点删去 因为在单链表中结点 ai存储地址在其前 驱结点 ai 1的指针域 所以必须首先找到 ai 1的存储地址 p 然后令 p 的 next 域指向 ai 的 后继结点 即把结点 ai 从链上摘下来 最后释放结点 ai的存储空间 如图 3 3 8 所示 图 3 3 8 在单链表中删除结点指针的变化情况 5 学生成绩排序模块 学生成绩排序方法 数据结构与算法书中有很多种排序方法 各种各样的排序方法都 有其优点和缺点 由于本人能力有限 所以只选择了一种自己比较熟悉的排序方法 冒 泡排序 依次比较相邻的数据 将小数据放在前 大数据放在后 即第一趟先比较第 1 个和第 2 个数 大数在后 小数在前 再比较第 2 个数与第 3 个数 大数在后 小数在 前 以此类推则将最大的数 滚动 到最后一个位置 第二趟则将次大的数滚动到倒数第二 个位置 第 n 1 n 为无序数据的个数 趟即能完成排序 该算法的平均时间复杂度 O n2 空间复杂度 O 1 用于交换 稳定性 稳定 以平均成绩为例 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 12 页 while p next NULL p p next i p head for j 1 jnext for k 0 kc1 pr c2 pr c3 3 0c1 p c2 p c3 3 0 temp1 pr temp1 next p next pr p p temp1 pr next p p p next pr pr next p head pr head return head 6 学生成绩输出模块 输出为从文件读入数据 然后依次输出各项数据 若文件为空 则输出提示 说明 文件为空 提示用户从键盘输入数据 对文件的操作为 使用了函数 fclose 用来关闭先 前 fopen 打开的文件 此动作会让缓冲区内的数据写入文件中 并释放系统所提供的文 件资源 返回值 若关文件动作成功则返回 0 有错误发生时则返回 EOF 并把错误代码存 到 errno fopen 打开文件 函数说明 参数 path 字符串包含欲打开的文件路径及文件名 返回值 文件顺利打开后 指向该流的文件指针就会被返回 如果文件打开失败则返回 NULL 并把错误代码存在 errno 中 Student p NULL 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 13 页 4 系统测试 主界面 如图 4 1 显示 在此界面用户可以选择要操作的选项 回车之后即可进 入相关的页面进行操作 例如 选择 1 即可进入输入学生数据页面 所有操作均有提 示语 比较人性化的管理 易懂 简单 图 4 1 5 所遇到的问题和分析解决 在本系统设计和开发过程中遇到的问题和困难很多 现在就挑几个比较突出的问题来 说明 第一个问题是所有数据都要从外部文件读入和最后的数据也要保存到外部文件当中 在之前的编程学习中 对文件的各种操作都不是太熟悉 基本没怎么用过 为了解决这 个问题 我到图书馆和网上查找并学习了流与文件的操作的相关知识 经过一番研究 我了解流与文件的基本操作方法 所谓 文件 是指一组相关数据的有序集合 这个数 据集有一个名称 叫做文件名 实际上在前面的各章中我们已经多次使用了文件 例如 源程序文件 目标文件 可执行文件 库文件 头文件 等 文件通常是驻留在外部介质 如磁盘等 上的 在使用时才调入内存中来 从不同的角度可对文件作不同的分类 从用 户的角度看 文件可分为普通文件和设备文件两种 fopen 函数用来打开一个文件 其调 用的一般形式为 文件指针名 fopen 文件名 使用文件方式 其中 文件指针名 必须 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 14 页 是被说明为 FILE 类型的指针变量 文件名 是被打开文件的文件名 使用文件方式 是指文件的类型和操作要求 文件名 是字符串常量或字符串数组 fclose fp 正常完 成关闭文件操作时 fclose 函数返回值为 0 如返回非零值则表示有错误发生 文件的读 写对文件的读和写是最常用的文件操作 文件操作可以在系统中使用后 就开始编写各 种功能函数了 第二个问题是对单链表的各种基本操作不熟悉 在编写代码过程中 经常出现一些 编程逻辑错误问题 即虽然代码编译通过了 但是在程序测试时发现该函数无法实现指 定功能 比如在用 while 循环时 对于是当 p next null 还是 p null 没有分清楚 导致程序执行后遇到错误 还有 if 语句中的条件判断 比如在判断名字输入是否非法时 这句 if name i A 学期 int ID 学号 char name 20 名字 int c1 科目一成绩 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 15 页 int c2 科目二成绩 int c3 科目三成绩 Student next 指针域 Student 学生结构体 文件读入数据 在程序中 677 699 行 while fscanf fp d d s d d d n 创建空间 p temp 生成节点 p next NULL 节点的后继为空 if head NULL 判断头节点是否为空 head p ptr p else ptr next p 指针往下指 ptr ptr next 创建节点 在程序中 277 295 行 p Student malloc sizeof Student 申请节点空间 if p NULL 如果申请失败 printf 空间不足 无法创建 返回失败信息 exit 0 if head NULL 如果初始为空 head p 创建第一个节点即头结点 else while pr next NULL 如果先前节点的下一节点不为空 pr pr next 节点往后移动 pr next p 节点移动 桂林电子科技大学综合设计说明书用纸 第 16 页 pr p 2 系统特色 使用 while 语句和 if 语句 两种配合使用 判断用户输入是否合法 在程序中 132 行到 143 行 while 1 printf 请输入学期 输出提示信息 scanf d 从键盘输入信息 if term 8 term 1 判断输入信息是否合法 printf 学期输入错误 n 输出提示信息 printf 学期取值只能 1 8 n 同上 else break 输入合法 跳出循环 7 结论 完成情况 大部分所需功能都已完成 比如基本的信息增加 修改 删除 查询和排 序等 但系统功能还是不够完善 对于细节处理还不够好 比如学号可能存在重复问题 名字也存在重复问题 排序函数单一 没有使用多种排序函数等 上述这些问题都将在 以后进行修复改进 在本次课程设计过程中 曾遇到过不少问题 单靠我个人的努力 很难按时完成该课 程设计 在此 我衷心感谢我的指导老师 张老师认真负责的工作态度 严谨的治学精 神和深厚的理论水平都使我获益非浅 从一遍一遍得修改到最后定稿的各个环节给予细