单链表的学生成绩管理系统设计与实现

长春建筑学院数据结构课程设计（论文） 基于单链表的学生成绩管理系统设计与实现 Design and implementation of the system of student performance management based on single table 年 级: 12 级 学 号: 121500103 姓 名: 徐文辉 专 业:计算机科学与技术 指导老师: 常大俊 二零一三年十二月 摘 要 学生成绩管理系统是典型的信息管理系统,是学校教务管理的重要组成部分，其 处理信息量很大。本课程设计是用 C+实现对学生的成绩管理作一个简单的模拟， 实质是建立学生成绩单链表，每条记录由姓名、学号与成绩组成，即链表中每个结 点由 4 个域组成，分别为：学号、姓名、成绩、存放下一个结点地址的 next 域。用 菜单选择操作方式完成五项功能分别写成五个函数，插入学生成绩对应建立学生单 链表的功能，输出全部学生成绩记录，后三个功能分别对应单链表的查询、修改与 删除三大基本操作。该系统中的数据采用线性表中的链式存储结构即单链表来存储， 用结构体类型和类类型定义每个学生记录并采用外部文件方式记录数据简便数据的 读取与保存。 关键词：数据结构，单链表，C 语言，学生成绩管理 Abstract Student achievement management system is a typical management information system, is an important part of the school educational administration management, the large amount of information. The curriculum design is used to achieve C+ performance management for the students to make a simplesimulation, the essence is to establish students report list, each recordconsists of name,and grade, namely the linked list in each node iscomposed of 4 domains, respectively: next domain name, student number,grade, put down a node address the. Complete the five functions were written in five function menu to select the mode of operation, into the student achievement established a single list of the output function of students, allstudents record, after the three functions corresponding to single table query,modify and delete the three basic operations. The system data in the linked storage structure of linear table is a single linked list to store, use the structure types and class types define each student records and the use of an external file to read and save data and simple data record. 目 录 摘 要 .II ABSTRACT.III 第 1章 引 言 .- 1 - 1.1 设计内容 .- 1 - 1.2 设计目的 .- 1 - 1.3 设计目标 .- 2 - 第 2章 系统需求与功能分析 .- 4 - 2.1 系统需求分析 .- 4 - 2.2 系统功能分析 .- 4 - 2.3 系统性能分析 .- 5 - 第 3章 总体结构分析 .- 6 - 3.1 系统的结构分析： .- 6 - 3.2 系统管理流程图： .- 6 - 第 4章 概要设计 .- 12 - 第 5章 详细设计 .- 13 - 第 6章 调试分析 .- 20 - 第 7章 测试结果 .- 21 - 第 8章 结束语 .- 24 - 参考文献 .- 25 - 第 1章 引 言 1.1设计内容 在程序设计中，可以用许多种数据结构来处理数据存储，对于该学生管理系统 而言线形表无疑是最好的选择，考虑到学生成绩管理系统一经建立不仅进行查询而 且需要频繁的进行插入和删除，所以采用单链表存储结构实现。这种内存的动态分 配策略使我们在编写算法是无需考虑有多少空间资源可用于实现数据结构，算法在 需要内存的时候向内存申请，当不需要的时候释放它。 为了简便起见，成绩管理系统记录中只包括学号、姓名、语文成绩、数学成绩、 英语成和成绩存放下一个结点地址的 next 域等数据项。为学生成绩设计一个类，内 中包含存储学生成绩信息的单链表以及对单链表进行各种操作的成员函数。为各个 成绩如语文成绩、数学成绩和英语成绩等数据项建立一个结构体类型，并用此结构 类型对学生成绩类进行实例化。 对学生成绩信息要求完成如下功能： (1) 插入：将学生的成绩信息插入； (2) 查询：查询满足条件的学生； (3) 修改：对成绩信息的数据项进行修改； (4) 删除：将满足条件的学生信息删除； (5) 输出：将全部的学生成绩信息输出。 为了方便数据的读取与保存，我们采用外部文件来进行数据保存能实现学生信 息数据的维护。 1.2设计目的 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。 1.3设计目标 此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，本课题将达到以下几个目的： (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)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。 (3)系统的保密性 学生成绩信息是属于个人的隐私，所以系统在开发时，应该充分考虑系统的保 密性，以保证学生的隐私权。 (4)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。 第 2章 系统需求与功能分析 2.1系统需求分析 1) 能完成学生成绩的插入、查询、修改、删除、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。 2.2系统功能分析 (1)要设计一个学生成绩管理系统，其功能包括： 插入函数 Add()：将学生成绩信息插入到链表中； 查询函数 Search()：分别可以按学号和按姓名进行学生成绩查询； 删除函数 Delete()：当需要删除的学号和姓名一致时则删除对应的学生记 录； 修改函数 Modify()：修改指定的学生成绩信息； 输出函数 Show()：输出全部学生成绩信息； 菜单函数 Menu()：为程序的菜单函数为实现各种功能提供便捷； 读取数据函数 Read()：从外部文件读取学生成绩信息； 保存数据函数 Save()：将数据保存到外部文件中。 (2)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 2.1 所示。 图 2.1 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 2.2 所示。 图 2.2 指针与结点之间关系的示意图 2.3 系统性能分析 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软件环境 操作系统: Windows 98/Me/NT/2000/XP(推荐使用 Windows 2000/XP)。 调试环境: Visual C+及以上版本。 第 3章 总体结构分析 3.1 系统的结构分析： 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 输出 学生 成绩 读取 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： 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 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 YN 图 3.2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。 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。4 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、学生成绩信息删除和学生成绩信息输出等 5 个模块。 (1)学生成绩插入模块 添加的信息包括学号(不允许重复)、姓名(不允许重复)、语文成绩、数学 成绩和英语成绩。流程图如下图 4.1 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 4.1 插入模块流程图 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 行过程如图 4.2 所示。 图 4.2 尾插法建立单链表操作示意图 (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 4.3 所示。 结束 输入要查 找姓名 判断 抱歉没有该学生输出该学生的信息 按姓名 查找开始 NY 图 4.3 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，若是则查找成功；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 4.4 所示。 图 4.4 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，此处不再详细列出。 (3)学生成绩修改模块 首先要查找与要修改数据相匹配的信息，若没有则返回失败。否则把相应的信 息输出，然后再重新输入新的数据并保存到单链表。 (4)学生成绩删除模块 当选择删除功能时，首先输入要删除的同学的姓名，然后输入要删除的同学的 学号，如果该同学存在并且姓名与学号匹配的上，则进行删除操作，否则返回失败。 其流程图 4.5 如下： 开始删除操作 输入姓名 输入学号 姓名学号一致 执行删除功能 返回主菜单 N Y 图 4.5 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 4.6 所示。 图 4.6 在单链表中删除结点指针的变化情况 (5)学生成绩输出模块 从单链表表头遍历整个单链表，将所有数据输出。其部分代码如下： void Function:Show() char choose; Student *temp; system(cls); temp=Student_First-Next; if(!temp) cout文件无数据nn endl; cout1.返回主菜单choose; while(choose!=1) cout1.返回主菜单choose; Menu(); else coutOut(); temp=temp-Next; cout1.返回主菜单choose; while(choose!=1) cout1.返回主菜单choose; Menu(); 第 4章 概要设计 利用单链表设计一个学生成绩管理系统，使之提供以下功能： （1） 录入学生信息记录 （2） 查询学生信息记录 （3） 删除学生信息记录 （4） 修改学生信息记录 （5） 显示全部学生信息记录 需求说明： （1） 学生信息包括学号、姓名、性别、数学成绩、英语成绩、计算机成绩、总 分、平均分、名次，并且要求学号不重复； （2） 录入记录可以从以二进制形式存储的数据文件中读入，也可以从键盘逐个 输入学生记录。当从数据文件中读入记录时，它就是在以记录为单位存储的数据文 件中，将记录逐条复制到单链表中。 （3） 对学生信息应能够分别按学号及按姓名两种方式进行查询，要求能返回所 有符合条件的学生的信息；若找到该学生的记录，它则返回该学生记录的指针。否 则，它返回一个值为 NULL 的空指针，并打印出未找到该学生记录的提示信息。 （4） 更新学生信息：要求可以对其进行修改、删除、排序、插入等操作，进行 了这些操作之后，需要将修改的数据存入源数据文件； （5） 输出要求：对学生记录存盘操作，即将单链表中的各节点中存储的学生记 录信息写入数据文件中，并将单链表中存储的学生记录信息以表格的形式在屏幕上 打印出来； （6） 学生信息的显示要求有一定的规范格式； （7） 并要求在此过程中能够尽可能的兼容用户使用过程中的异常情况。 二、总体设计 初步提出解决方案，以及系统的体系结构和数据结构的设计方案，并写出书面总体 设计说明书。 三、详细设计 四、编写代码 调试总结 第 5章 详细设计 /*录入模板*/ void Add() /录入学生成绩信息函数 char name20; int no; Class score; char choose; Student *f1,*p,*f2; system(cls); f1=Student_First; f2=Student_First-Next; while(f1-Next) f1=f1-Next; do p=new Student; Printf(请输入您要添加的学生成绩信息:n); Printf(请输入学生姓名:); Sccanf(“%c”, while(f2) if(strcmp(f2-GetName(),name)=0) printf(该学生已存在，请确定姓名!nn); Printf(请输入姓名:); Sccanf(“%c”, break; f2=f2-Next; printf(请输入学号:); Scanf(“%c”,no); printf(请输入语文成绩:); Scanf(“%d”, printf(请输入数学成绩:); Scanf(“%d”, printf(请输入英语成绩:); Scanf(“%d”, p-Set(name,no,score); f1-Next=p; p-Next=NULL; f1=f1-Next; Printf(是否继续输入信息?(YN) n); Scanf(“%c”, while(choose=y|choose=Y); Save(); Printf(1.返回主菜单n); Scanf(“%d”, while(choose!=1) printf(1.返回主菜单); Scanf(“%d”, Menu(); /*删除模板*/ void Delete() /删除信息函数 char name20; int no; char choose; Student *temp,*p; system(cls); p=temp=Student_First-Next; Printf(请输入姓名:); Scanf(“%c”, Printf(输入学号:); Scanf(“%c”, while(temp) if(strcmp(temp-GetName(),name)=0 temp-Out(); printf(n 是否删除(Y/N); Scanf(“%c”, if(choose=y|choose=Y) p-Next=temp-Next; delete temp; Printf(删除成功:n); break; p=temp; temp=temp-Next; Save(); Printf(1.返回主菜单n2.继续删除); Scanf(“%c”, while(choose!=1 Scanf(“%c”, if(choose=1) Menu(); else if(choose=2) Delete(); /*修改模板*/ void Modify() /修改学生信息函数 char choose,name20; Student *temp,*p; int no; Class score; system(cls); temp=p=Student_First; Printf(请输入您要修改的学生姓名:); Scanf(“%c”, while(temp) if(strcmp(temp-GetName(),name)=0) Printf(姓名t 学号t 语文成绩t 数学成绩t 英语成绩n; temp-Out(); Printf(请输入姓名:); Scanf(“%c”, Printf(请输入学号:); Scanf(“%c”, Printf(请输入语文成绩:); Scanf(“%c”, Printf(请输入数学成绩:); Scanf(“%c”, Printf(请输入英语成绩:); Scanf(“%c”, temp-Set(name,no,score); break; temp=temp-Next; Save(); Printf(修改成功!); Printf(1.返回主菜单n2.继续修改); Scanf(“%c”, while(choose!=1 Scanf(“%c”, if(choose=1) Menu(); else if(choose=2) Modify(); /*查找模板*/ void Search() int flag(0); char choose; char t120; int t2; system(cls); Student *temp=Student_First-Next; do printf(输入查询方式：n1.按姓名查询n2.按学号查询n); Scanf(“%c”, if(choose=1) printf(请输入您要查询的姓名:); Scanf(“%d”, while(temp) if(strcmp(t1,temp-GetName()=0) flag=1; break; temp=temp-Next; if(flag=0) Printf(n 无该学生的信息n); else printf(姓名t 学号t 语文成绩t 数学成绩t 英语成绩n); temp-Out(); break; else if(choose=2) printf(请输入您要查询的学号); Scanf(“%d”, while(temp) if(t2=temp-GetNo() flag=1; break; temp=temp-Next; if(flag=0) printf(n 无该学生的信息nOut(); break; while(choose!=1|choose!=2); printf(n1.返回主菜单n2.继续查询); Scanf(“%c”, while(choose!=1 Scanf(“%c”,); if(choose=1) Menu(); else if(choose=2) Search(); 第 6章 调试分析 对以上代码在 DEV C+环境下运行，进行不断调试，发现错误，修改错误。 （1）开始程序运行输入学生数据时，没有设置结束语造成了无限循环的结果。 （2）开始执行输入函数，按学号顺序输入学生的成绩,输完后执行显示功能， 学生成绩记录是空的无法显示的，试着在其中增加一些语句，把学生信息写入文件 中，然后再从文件中读取，接着在运行程序，学生成绩便可以正确的输出了。 （3）开始时，先把成绩总分排序，再插入一个学生的成绩，执行显示功能，虽 然插入的学生的成绩能正常插入，但该学生的名次为 0。后来，在插入成绩之后， 调用排序函数，把所有成绩重新排序一次，插入的学生便可以正常排序了。 （4）为了输入更多的学生在输入函数中设了一个无限循环，可以输入无数个学 生的成绩信息，当学号为 0 的时候则停止输入。 （5）输入太多个学生的成绩时，屏幕显示不能控制为一页一页显示，所以为了 方便起见，不要输入太多记录，十个为最佳。 （6）运行程序时还有许多小错误比如少加 ； “”等，或把 ；错写成: ， 等平时多注意一下就行。 (7)在编写修改函数时，发现总成绩没有变化，因为循环语句之后没有进行数 据的重新赋值，以至于新的数据没能插进顺序表。 第 7章 测试结果 1、运行主界面如图 7.1 所示： 图 7.1 运行主界面 当选择 1 插入学生成绩信息功能时，如图 7.2 所示。 图 7.2 插入学生成绩信息实现 返回主菜单后选择 2 查询学生成绩信息，运行结果按由姓名查询和按学号查询分 别如图 7.3 和图 7.4 所示。 图 7.3 按姓名查找相关信息实现 图 7.4 按学号查找相关信息实现 当在主菜单中选择 3 时，则进行删除功能。其运行结果如图 7.5 所示。 图 7.5 删除学生信息功能实现 当在主菜单中选择 4 时，则进行学生信息修改功能。其运行结果如图 7.6 所示。 图 7.6 修改学生信息功能实现 当在主菜单中选择 5 时，则进行学生信息输出功能。其运行结果如图 7.7 所示。 图 7.7 输出学生信息功能实现 第 8章 结束语 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。常老师 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 各个环节给予细心指导，使我在知识和能力上都得到了极大的提高 ，在此表示衷心 地感谢。在整个过程中，我查阅了大量的关于学生成绩管理系统的资料和网站，在 老师的指导和自己的努力下，终于完成了本次课程设计。 通过这次数据结构课程设计的实验，在解决问题的过程中，充分体会到了数据 结构这门课程对于软件设计的重要性，也体会到了数据结构+算法=程序这句话的真 正含义，一个实际问题的解决第一步就是要依赖于良好的抽象思维的，将实际问题 转化为相应的数据结构，只有这一步做好了，才能采取相应的算法和优化方法解决 问题和解决好问题。 同时我还要感谢指导过我的每一位老师，他们给了我很大的指导和帮助，还有 在我陷入困境时帮助过我的同学们。另外，还要感谢学校领导、辅导员，为我们提 供了良好的设计环境以及各方面的支持。 参考文献 1 唐国民，王国钧. 数据结构. 第一版.清华大学出版社，2009 年 2 郑山红，李万龙，于秀霞. C 语言程序设计. 第二版.人民邮电出版社， 2012 年.