第 12 章：综合项目实战 —— 学生管理系统¶
场景： 你已经学完了 Java 的核心知识——变量、控制流、方法、面向对象、集合、异常处理、文件 I/O。现在是时候把它们全部整合起来，从零开发一个完整的命令行学生管理系统。这个项目将是你 Java 学习之路的"毕业设计"。
12.1 项目需求¶
开发一个命令行界面的学生成绩管理系统，支持以下功能：
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| 添加学生 | 输入姓名、学号、成绩 |
| 查看所有学生 | 列表展示所有学生信息 |
| 查找学生 | 按学号或姓名查找 |
| 修改成绩 | 修改指定学生的成绩 |
| 删除学生 | 删除指定学生 |
| 成绩统计 | 平均分、最高分、最低分、排名 |
| 保存到文件 | 将数据持久化到 CSV 文件 |
| 从文件加载 | 启动时自动加载已有数据 |
12.2 项目结构¶
StudentManager/
├── Student.java # 学生实体类
├── StudentManager.java # 核心管理逻辑
└── Main.java # 程序入口 + 菜单交互
12.3 完整代码¶
Student.java —— 学生实体类¶
import java.io.Serializable;
/**
* 学生实体类 —— 描述一个学生的属性和行为
*/
public class Student implements Serializable {
private String name;
private String studentId;
private double score;
public Student(String name, String studentId, double score) {
this.name = name;
this.studentId = studentId;
setScore(score); // 使用 setter 进行验证
}
// ===== Getter 方法 =====
public String getName() { return name; }
public String getStudentId() { return studentId; }
public double getScore() { return score; }
// ===== Setter 方法（带验证） =====
public void setName(String name) {
if (name == null || name.trim().isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("姓名不能为空");
}
this.name = name.trim();
}
public void setScore(double score) {
if (score < 0 || score > 100) {
throw new IllegalArgumentException("成绩必须在 0~100 之间");
}
this.score = score;
}
/**
* 获取成绩等级
*/
public String getGrade() {
if (score >= 90) return "优秀";
else if (score >= 80) return "良好";
else if (score >= 70) return "中等";
else if (score >= 60) return "及格";
else return "不及格";
}
/**
* 转换为 CSV 格式（用于保存到文件）
*/
public String toCSV() {
return name + "," + studentId + "," + score;
}
/**
* 从 CSV 行创建 Student 对象
*/
public static Student fromCSV(String csvLine) {
String[] parts = csvLine.split(",");
if (parts.length != 3) {
throw new IllegalArgumentException("CSV 格式错误: " + csvLine);
}
return new Student(parts[0], parts[1], Double.parseDouble(parts[2]));
}
@Override
public String toString() {
return String.format("%-8s | %-10s | %6.1f 分 | %s",
name, studentId, score, getGrade());
}
}
StudentManager.java —— 核心管理逻辑¶
import java.io.*;
import java.util.*;
/**
* 学生管理器 —— 负责学生的增删改查和统计
*/
public class StudentManager {
private HashMap<String, Student> students; // 学号 → 学生
private static final String DATA_FILE = "student_data.csv";
public StudentManager() {
students = new HashMap<>();
loadFromFile(); // 启动时自动加载数据
}
/**
* 添加学生
*/
public boolean addStudent(String name, String studentId, double score) {
if (students.containsKey(studentId)) {
System.out.println("错误：学号 " + studentId + " 已存在！");
return false;
}
try {
Student student = new Student(name, studentId, score);
students.put(studentId, student);
System.out.println("添加成功：" + student.getName());
return true;
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println("添加失败：" + e.getMessage());
return false;
}
}
/**
* 查看所有学生
*/
public void listAllStudents() {
if (students.isEmpty()) {
System.out.println("暂无学生数据。");
return;
}
System.out.println("\n===== 学生列表（共 " + students.size() + " 人）=====");
System.out.println(String.format("%-8s | %-10s | %-8s | %s",
"姓名", "学号", "成绩", "等级"));
System.out.println("-".repeat(50));
// 按学号排序显示
ArrayList<String> ids = new ArrayList<>(students.keySet());
Collections.sort(ids);
for (String id : ids) {
System.out.println(students.get(id));
}
}
/**
* 按学号查找
*/
public Student findByStudentId(String studentId) {
return students.get(studentId);
}
/**
* 按姓名查找（可能多个）
*/
public ArrayList<Student> findByName(String name) {
ArrayList<Student> result = new ArrayList<>();
for (Student s : students.values()) {
if (s.getName().contains(name)) {
result.add(s);
}
}
return result;
}
/**
* 修改成绩
*/
public boolean updateScore(String studentId, double newScore) {
Student student = students.get(studentId);
if (student == null) {
System.out.println("错误：学号 " + studentId + " 不存在！");
return false;
}
try {
student.setScore(newScore);
System.out.println("成绩已更新：" + student.getName() + " → " + newScore + " 分");
return true;
} catch (IllegalArgumentException e) {
System.out.println("修改失败：" + e.getMessage());
return false;
}
}
/**
* 删除学生
*/
public boolean deleteStudent(String studentId) {
Student removed = students.remove(studentId);
if (removed == null) {
System.out.println("错误：学号 " + studentId + " 不存在！");
return false;
}
System.out.println("已删除：" + removed.getName());
return true;
}
/**
* 成绩统计
*/
public void showStatistics() {
if (students.isEmpty()) {
System.out.println("暂无学生数据。");
return;
}
ArrayList<Double> scores = new ArrayList<>();
for (Student s : students.values()) {
scores.add(s.getScore());
}
double sum = 0;
double max = scores.get(0);
double min = scores.get(0);
for (double s : scores) {
sum += s;
if (s > max) max = s;
if (s < min) min = s;
}
double avg = sum / scores.size();
// 统计各等级人数
int excellent = 0, good = 0, medium = 0, pass = 0, fail = 0;
for (Student s : students.values()) {
switch (s.getGrade()) {
case "优秀": excellent++; break;
case "良好": good++; break;
case "中等": medium++; break;
case "及格": pass++; break;
case "不及格": fail++; break;
}
}
System.out.println("\n===== 成绩统计 =====");
System.out.println("学生总数: " + students.size());
System.out.println("平均分: " + String.format("%.1f", avg));
System.out.println("最高分: " + String.format("%.1f", max));
System.out.println("最低分: " + String.format("%.1f", min));
System.out.println("\n等级分布:");
System.out.println(" 优秀: " + excellent + " 人 " + "★".repeat(excellent));
System.out.println(" 良好: " + good + " 人 " + "★".repeat(good));
System.out.println(" 中等: " + medium + " 人 " + "★".repeat(medium));
System.out.println(" 及格: " + pass + " 人 " + "★".repeat(pass));
System.out.println(" 不及格: " + fail + " 人 " + "★".repeat(fail));
}
/**
* 成绩排名
*/
public void showRanking() {
if (students.isEmpty()) {
System.out.println("暂无学生数据。");
return;
}
ArrayList<Student> list = new ArrayList<>(students.values());
list.sort((a, b) -> Double.compare(b.getScore(), a.getScore()));
System.out.println("\n===== 成绩排名 =====");
System.out.println(String.format("%-4s | %-8s | %-10s | %s",
"排名", "姓名", "学号", "成绩"));
System.out.println("-".repeat(45));
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
Student s = list.get(i);
System.out.println(String.format("%-4d | %-8s | %-10s | %.1f 分",
i + 1, s.getName(), s.getStudentId(), s.getScore()));
}
}
/**
* 保存数据到文件
*/
public void saveToFile() {
try (PrintWriter writer = new PrintWriter(new FileWriter(DATA_FILE))) {
for (Student s : students.values()) {
writer.println(s.toCSV());
}
System.out.println("数据已保存到 " + DATA_FILE + "（" + students.size() + " 条记录）");
} catch (IOException e) {
System.out.println("保存失败：" + e.getMessage());
}
}
/**
* 从文件加载数据
*/
private void loadFromFile() {
File file = new File(DATA_FILE);
if (!file.exists()) {
return; // 文件不存在，跳过
}
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(file))) {
String line;
int count = 0;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
if (line.trim().isEmpty()) continue;
try {
Student s = Student.fromCSV(line);
students.put(s.getStudentId(), s);
count++;
} catch (Exception e) {
System.out.println("跳过无效行: " + line);
}
}
if (count > 0) {
System.out.println("已从文件加载 " + count + " 条学生记录。");
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("加载数据失败：" + e.getMessage());
}
}
}
Main.java —— 程序入口 + 菜单交互¶
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
/**
* 学生管理系统 —— 主程序
*/
public class Main {
private static StudentManager manager = new StudentManager();
private static Scanner scanner = new Scanner(System.in);
public static void main(String[] args) {
System.out.println("========================================");
System.out.println(" 欢迎使用学生成绩管理系统 v1.0");
System.out.println("========================================");
boolean running = true;
while (running) {
printMenu();
System.out.print("\n请选择操作 [1-8]: ");
String choice = scanner.nextLine().trim();
switch (choice) {
case "1": addStudent(); break;
case "2": manager.listAllStudents(); break;
case "3": searchStudent(); break;
case "4": updateScore(); break;
case "5": deleteStudent(); break;
case "6": manager.showStatistics(); break;
case "7": manager.showRanking(); break;
case "8":
manager.saveToFile();
running = false;
break;
default:
System.out.println("无效选择，请输入 1-8。");
}
}
System.out.println("\n感谢使用，再见！");
scanner.close();
}
private static void printMenu() {
System.out.println("\n========== 主菜单 ==========");
System.out.println("1. 添加学生");
System.out.println("2. 查看所有学生");
System.out.println("3. 查找学生");
System.out.println("4. 修改成绩");
System.out.println("5. 删除学生");
System.out.println("6. 成绩统计");
System.out.println("7. 成绩排名");
System.out.println("8. 保存并退出");
}
private static void addStudent() {
System.out.println("\n===== 添加学生 =====");
System.out.print("姓名: ");
String name = scanner.nextLine().trim();
System.out.print("学号: ");
String id = scanner.nextLine().trim();
System.out.print("成绩: ");
try {
double score = Double.parseDouble(scanner.nextLine().trim());
manager.addStudent(name, id, score);
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("错误：成绩必须是数字！");
}
}
private static void searchStudent() {
System.out.println("\n===== 查找学生 =====");
System.out.println("1. 按学号查找");
System.out.println("2. 按姓名查找");
System.out.print("请选择: ");
String choice = scanner.nextLine().trim();
if (choice.equals("1")) {
System.out.print("请输入学号: ");
String id = scanner.nextLine().trim();
Student s = manager.findByStudentId(id);
if (s != null) {
System.out.println("\n查找结果:");
System.out.println(String.format("%-8s | %-10s | %-8s | %s",
"姓名", "学号", "成绩", "等级"));
System.out.println(s);
} else {
System.out.println("未找到学号为 " + id + " 的学生。");
}
} else if (choice.equals("2")) {
System.out.print("请输入姓名（支持模糊搜索）: ");
String name = scanner.nextLine().trim();
ArrayList<Student> results = manager.findByName(name);
if (results.isEmpty()) {
System.out.println("未找到包含 '" + name + "' 的学生。");
} else {
System.out.println("\n找到 " + results.size() + " 个学生:");
System.out.println(String.format("%-8s | %-10s | %-8s | %s",
"姓名", "学号", "成绩", "等级"));
for (Student s : results) {
System.out.println(s);
}
}
} else {
System.out.println("无效选择。");
}
}
private static void updateScore() {
System.out.println("\n===== 修改成绩 =====");
System.out.print("请输入学号: ");
String id = scanner.nextLine().trim();
System.out.print("请输入新成绩: ");
try {
double newScore = Double.parseDouble(scanner.nextLine().trim());
manager.updateScore(id, newScore);
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("错误：成绩必须是数字！");
}
}
private static void deleteStudent() {
System.out.println("\n===== 删除学生 =====");
System.out.print("请输入要删除的学生学号: ");
String id = scanner.nextLine().trim();
System.out.print("确认删除？(y/n): ");
String confirm = scanner.nextLine().trim();
if (confirm.equalsIgnoreCase("y")) {
manager.deleteStudent(id);
} else {
System.out.println("已取消删除。");
}
}
}
12.4 运行演示¶
========================================
欢迎使用学生成绩管理系统 v1.0
========================================
========== 主菜单 ==========
1. 添加学生
2. 查看所有学生
3. 查找学生
4. 修改成绩
5. 删除学生
6. 成绩统计
7. 成绩排名
8. 保存并退出
请选择操作 [1-8]: 1
===== 添加学生 =====
姓名: 张三
学号: 2024001
成绩: 85
添加成功：张三
请选择操作 [1-8]: 1
===== 添加学生 =====
姓名: 李四
学号: 2024002
成绩: 92
添加成功：李四
请选择操作 [1-8]: 2
===== 学生列表（共 2 人）=====
姓名 | 学号 | 成绩 | 等级
--------------------------------------------------
张三 | 2024001 | 85.0 分 | 良好
李四 | 2024002 | 92.0 分 | 优秀
请选择操作 [1-8]: 6
===== 成绩统计 =====
学生总数: 2
平均分: 88.5
最高分: 92.0
最低分: 85.0
等级分布:
优秀: 1 人 ★
良好: 1 人 ★
中等: 0 人
及格: 0 人
不及格: 0 人
请选择操作 [1-8]: 8
数据已保存到 student_data.csv（2 条记录）
感谢使用，再见！
12.5 项目总结¶
这个项目用到的知识点
| 知识点 | 在项目中的应用 |
|---|---|
| 类与对象 | Student 实体类封装学生数据 |
| 封装 | private 属性 + getter/setter + 数据验证 |
| 构造方法 | Student(name, id, score) 创建对象 |
| 方法 | addStudent()、findByName() 等 |
| 集合框架 | HashMap<String, Student> 存储学生数据 |
| 异常处理 | try-catch 处理文件读写和数字解析错误 |
| 文件 I/O | CSV 格式的读写，数据持久化 |
| 控制流程 | switch 菜单选择，for 循环遍历 |
| 字符串操作 | split() 解析 CSV，format() 格式化输出 |
课后练习¶
-
功能扩展 ：为系统添加"按成绩区间筛选"功能（如查看所有 80~90 分的学生）。
-
数据验证增强 ：确保学号唯一且格式正确（如必须是 7 位数字）。
-
多班级支持 ：扩展系统支持多个班级，每个班级独立管理学生。
🎉 恭喜你完成了 Java 新手指南的全部内容！ 你已经掌握了 Java 编程的核心知识，能够独立开发命令行应用程序。接下来可以继续学习 Java 高级特性（多线程、网络编程、数据库操作）或转向 Spring 框架进行 Web 开发。