《C语言程序设计II》综合性实验资料.docx
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《C语言程序设计II》综合性实验资料
综合性实验：
小学生成绩管理系统
实验学时：
4学时
涉及的知识点：
分支语句、循环、分类统计、结构体、函数、文件操读写，记录的排序、增删改查等操作
一、实验目的
综合应用分支语句、循环、结构体、函数、文件操读写、排序等知识，实现一个小学生成绩管理系统的程序。
（1）掌握结构体的类型声明、变量定义与初始化；
（2）掌握函数的声明、定义和调用，能够正确理解、使用指针作参数的函数；
（3）理解模块化程序设计的要点：
把一个较大的程序模块划分为若干小模块，小模块包含一个或多个函数，每个函数实现一个特定的功能，main函数起主控作用；
（4）熟悉控制台环境下菜单设计的基本思路，并能通过菜单的选择调用相应函数模块；
（5）掌握文本文件的打开、读取、写入、关闭等操作；
（6）熟悉记录的排序、增删改查操作的基本思路。
二、实验内容
某小学要求在学生考试结束后，对考试成绩进行简单的处理和统计。
功能包括：
成绩的输入、删除、修改、查找、排序、统计、保存到文件等。
学生的考试科目有：
语文、数学和外语三科。
学生基本信息包含：
学号、姓名两项。
学生总人数不超过1000人。
一个学生的所有信息（包括基本信息、成绩等）为一条记录。
主要功能列举如下：
（1）输入若干条学生成绩记录（包括学号、姓名、各科成绩）。
（2）显示所有记录。
（3）计算每个学生的总分。
（5）按姓名查找并显示相应的记录。
（6）按学号查找并删除相应的记录。
（7）输出各个科目的统计信息（最高分、平均分、及格率、优秀率等）。
（8）将数据保存到文本文件中。
（9）从文本文件中读取数据。
三、实验器材设备
安装了WindowsXP（或其他版本的Windows操作系统）和VS2010（或以上版本的VisuslStudio版本）的PC机一台。
四、实验要求
（1）主要的数据存储方式
该程序主要处理学生成绩。
学生成绩数据比较多，而每个学生的信息都具有相同的结构，这种情况最适宜采用结构体数组进行存储。
因为已经知道学生人数不超过1000人，所以只需要定义元素个数为1000的结构体数组即可。
为了适当增加灵活性，可以将学生人数的最大值定义为一个常数。
如果学生人数不能预测，则需要利用动态内存分配技术和链表等，复杂度会增加。
结构体定义：
注意包含学生基本信息、三科成绩，另外还要一个总分字段。
#defineMAX_STUDENT_COUNT1000
typedefstruct/*定义结构体数组*/
{
intnum;/*学号*/
charname[20];/*姓名*/
doublechi;/*语文*/
doublemath;/*数学*/
doubleeng;/*英语*/
doubletotal;/*总分*/
}Student;
StudentStud[MAX_STUDENT_COUNT];/*结构体数组变量*/
intStudent_Count;/*学生记录数*/
由于整个程序功能主要就是围绕这个结构体数组进行，为了减少参数的传递，可以将变量定义为全局变量。
（2）主菜单设计
程序的功能比较多，为了方便用户操作，常用的方式是在进入程序后提供一个主菜单（列出程序提供的功能），让用户可以通过直观的方式选择要执行的功能。
主菜单的设计要注意，应该包含所有的系统功能，并且有快捷键执行相应的菜单。
根据本程序的功能，可以设计如图1所示的主菜单：
图1系统主菜单示图
用户在执行完一个功能后，往往还要继续执行另一个功能。
此时需要循环地显示主菜单，输入用户的选择，并执行相应的功能。
一般使用如下的循环实现：
while（choice!
='q'）
{
//显示主菜单
choice=getchar（）;
switch（choice）
{
case'1':
//执行功能1
break;
case'2':
//执行功能2
break;
...
case'0':
}
}
设计好菜单显示的内容之后，只需要直接显示出来即可。
（3）数据的显示
在程序的多处地方都需要显示数据，一些地方需要显示多条记录，而另外一些地方则需要显示单条记录。
该程序对多条记录和单条记录均采用统一的输出格式，方便了程序的编写。
显示方法为首先显示统一的表头，然后依次显示每一条记录的内容。
（4）文本文件格式的设计
程序需要输出数据到文本文件中，并且要求还能够从文本文件中读取数据。
如果设计不合理，会导致生成的数据文件无法正确读取出来等问题。
为了方便数据的写入和读取，这里采用文本文件格式。
格式如下：
<记录总数>
<学号>
<姓名>
<语文>,<数学>,<英语>
...
<学号>
<姓名>
<语文>,<数学>,<英语>
例如：
一个数据文件内容
3
100
Zhang3
98,67,53
101
Li4
65,92,84
102
Wang5
93,84,97
文本数据文件的生成和读取都按照这一格式来进行，在文本文件的最开始处放置记录的个数，是为了方便数据的读取。
（5）使用fflush（）函数清空文件缓冲区
程序经常需要从键盘读入一个字符的命令。
如果在getchar（）之前，输入缓冲区中还有一些未被读取的字符，会导致getchar（）直接读取用户以前输入的尚未被读取的字符，甚至包括用户输入的回车符。
因此，在需要获取用户最新输入的字符时，需要首先清空标准输入文件（stdin,一般对应输入的键盘）输入缓冲区的内容。
清空键盘输入缓冲区的方法是调用fflush（stdin）。
stdin是预先打开的标准输入文件的文件指针。
（6）程序主要函数原型和说明
1）voiddisplay_menu（）
功能：
显示系统的主菜单。
2）voiddisplay_header（）
功能：
显示记录的标题。
3）voiddisplay_a_record（Student*pstud）
功能：
显示一条记录的记录体。
通过结构体指针传递参数，可以减少参数传递的开销。
4）voiddisplay_all_record（）
功能：
显示全局变量中的所有记录。
实现主菜单中“显示所有记录”的功能。
5）Studentinput_a_record（）
功能：
输入单个学生的记录，并返回该记录。
6）voidinput_record（）
功能：
添加记录。
函数会循环提示用户输入学生信息，并逐条记录添加到全局结构体数组变量Stud中。
实现主菜单中“添加记录”的功能。
7）voidcalc_total（）
功能：
计算所有记录的总分。
总分为三科成绩的和。
在显示记录和排序之前，都需要计算总分。
8）voidsort_by_num（）
功能：
按学号排序。
将学生记录按照学号由小到大的顺序排列。
9）voidsort_by_total（）
功能：
按总分排序，将学生记录按照总分由大到小的顺序排列。
10）intDelete_record_by_num（intnum）
功能：
在学生记录中删除学号为num的记录。
11）voidDelete_a_record（）
功能：
删除记录。
首先输入要删除的学生的学号，然后删除该学号对应的学生记录。
对应主菜单“删除记录”的功能。
12）Student*query_a_record_by_name（char*name）
功能：
在学生记录数组中查找指定姓名的学生记录。
如果找到，则返回该记录的指针，否则返回空指针NULL。
13）voidquery_a_record（）
功能：
输入一个学生的姓名，找到并显示匹配的学生记录。
14）voidStatistic（）
功能：
计算并输出所有学生记录的统计值，主要包括各科平均分和最高分。
15）voidread_textfile（）
功能：
从文本文件中输入学生记录。
16）voidwrite_textfile（）
功能：
将所有记录输出到文本文件中。
五、实验步骤
（1）新建一个项目：
VC++/win32控制台程序，创建一个C++项目，再创建C程序；
（2）将下列代码复制到C程序中。
根据要求，填写所缺代码，回答相关问题：
//只包含“添加记录”和“显示记录”两项功能的程序
#include
#include
#include
#include
typedefstruct/*定义结构体数组*/
{
intnum;//学号
charname[20];//姓名
doublechi;//语文
doublemath;//数学
doubleeng;//英语
doubletotal;//总分
}Student;
//主要的全局变量
StudentStud[MAX_STUDENT_COUNT];//结构体数组变量*/
intStudent_Count;//学生记录的个数*/
voiddisplay_menu（）
{
printf（"\n\n\n"）;
printf（"*************学生成绩管理系统*******\n"）;
printf（"1.添加记录\n"）;
printf（"2.显示所有记录\n"）;
printf（"3.按学号排序\n"）;
printf（"4.按总分排序\n"）;
printf（"5.删除记录\n"）;
printf（"6.成绩查询\n"）;
printf（"7.成绩统计\n"）;
printf（"8.从文本文件中读取成绩\n"）;
printf（"9.保存成绩到文本文件中\n"）;
printf（"0.退出系统\n"）;
printf（"*************************************\n"）;
printf（"请选择要执行的功能（0-9）:
"）;
}
voiddisplay_header（）
{
printf（"学号姓名语文数学英语总分\n"）;
}
voiddisplay_a_record（Student*pstud）//输出单个记录
{
printf（"%5d%-20s%5.1f%5.1f%5.1f%5.1f\n",
pstud->num,
pstud->name,
pstud->chi,
pstud->math,
pstud->eng,
pstud->total）;
}
voiddisplay_all_record（）/*显示所有记录*/
{
inti;
display_header（）;
for（i=0;i{
display_a_record（&Stud[i]）;
}
}
Studentinput_a_record（）
{
Studentt={0,"",0,0,0,0};
printf（"学号:
"）;/*交互输入*/
scanf（"%d",&t.num）;
printf（"姓名:
"）;
scanf（"%s",t.name）;
printf（"语文:
"）;
scanf（"%lf",&t.chi）;
printf（"数学:
"）;
scanf（"%lf",&t.math）;
printf（"英语:
"）;
scanf（"%lf",&t.eng）;
returnt;
}
voidinput_record（）/*输入若干条记录*/
{
charchoice='y';
while（choice=='Y'||choice=='y'）/*判断*/
{
Stud[Student_Count]=input_a_record（）;
printf（"还有更多的记录吗?
（Y/N）"）;
Student_Count++;
fflush（stdin）;//清除输入缓冲区
choice=getchar（）;
}
}
voidcalc_total（）//计算总分
{
inti;
for（i=0;i{
Stud[i].total=Stud[i].chi+Stud[i].math+Stud[i].eng;
}
}
voidmain（）/*主函数*/
{
intn=0;
charchoice='';
while（choice!
='0'）
{
display_menu（）;
fflush（stdin）;//清空输入缓冲区
choice=getchar（）;
switch（choice）
{
case'1':
//添加记录
input_record（）;
display_all_record（）;
break;
case'2':
//显示所有记录
calc_total（）;
display_all_record（）;
break;
case'0':
printf（"感谢您使用本程序，再见！
\n"）;/*结束程序*/
}
}
}
问题：
（1）主函数中的循环在满足什么条件的情况下退出？
（2）程序中，哪些地方执行了清除输入缓冲区？
（3）如果需要实现程序中的其它功能，应该在什么位置补充内容？
//给程序增加功能3（按学号排序并输出）
voidsort_by_num（）//按学号排序
{
inti,j;
Studentt;
for（i=0;ifor（j=0;jif（Stud[j].num>Stud[j+1].num）
{
t=Stud[j];
Stud[j]=Stud[j+1];
Stud[j+1]=t;
}
}
//将函数定义添加到程序中适当的地方，并在主函数的switch语句中添加如下分支：
case'3':
//按学号排序
calc_total（）;
sort_by_num（）;
display_all_record（）;
break;
问题：
（4）当执行功能3时，程序执行几个分支功能？
//功能4（按学生总分从大到小排序）
voidsort_by_total（）
｛
｝
//给程序添加功能5（删除指定学号的学生记录）
intDelete_record_by_num（intnum）/*按姓名查找，删除一条记录*/
{
inti,j;
intfound=-1;//记录查找到的记录下标
for（i=0;i{
if（Stud[i].num==num）
{
found=i;
break;
}
}
if（found!
=-1）
{
for（j=found;j{
Stud[j]=Stud[j+1];
}
Student_Count--;
return0;
}
return（-1）;
}
voidDelete_a_record（）
{
intnum;
printf（"请输入要删除的学生学号:
"）;/*交互式问寻*/
scanf（"%d",&num）;
if（Delete_record_by_num（num）==0）
printf（"删除成功"）;
else
printf（"删除失败"）;
}
问题：
（5）程序中利用两个函数的调用完成删除功能。
你认为这样分离为两个函数，是否便利？
如果只用一个函数能否完成相同的功能？
//功能6（成绩查询），输入一个学生的姓名，输出姓名相匹配的学生记录
//先完成如下函数的定义，再调用相关函数实现上述功能
Student*query_a_record_by_name（char*name）
｛
｝
//添加功能7（成绩统计）
voidStatistic（）/*输出统计信息*/
{
inti;
Studentmax={-1,"最高分",0,0,0,0},aver={-1,"平均分",0,0,0,0};
for（i=0;i{
aver.chi+=Stud[i].chi;
aver.math+=Stud[i].math;
aver.eng+=Stud[i].eng;
aver.total+=Stud[i].total;
if（Stud[i].chi>max.chi）max.chi=Stud[i].chi;
if（Stud[i].math>max.math）max.math=Stud[i].math;
if（Stud[i].eng>max.eng）max.eng=Stud[i].eng;
if（Stud[i].total>max.total）max.total=Stud[i].total;
}
aver.chi=aver.chi/Student_Count;
aver.math=aver.math/Student_Count;
aver.eng=aver.eng/Student_Count;
aver.total=aver.total/Student_Count;
display_header（）;
display_a_record（&max）;
display_a_record（&aver）;
}
//完善功能7（“成绩统计”），增加计算并显示各科及格率和优秀率的功能。
//添加功能8（从文本文件中读取数据）
voidread_textfile（）/*从文件中读入数据*/
{
inti=0;
FILE*fp;/*定义文件指针*/
charfilename[50];
printf（"请输入读取的文件名（缺省为students.txt）:
\n"）;
fflush（stdin）;
gets（filename）;
if（strcmp（filename,""）==0）
{
strcpy（filename,"students.txt"）;
}
if（（fp=fopen（filename,"r"））==NULL）/*打开文件*/
{
return（-1）;
}
fscanf（fp,"%d",&Student_Count）;/*读入总记录量*/
for（i=0;i{
fscanf（fp,"%d",&Stud[i].num）;
fscanf（fp,"%s",Stud[i].name）;
fscanf（fp,"%lf,%lf,%lf",&Stud[i].chi,&Stud[i].math,&Stud[i].eng）;
}
fclose（fp）;/*关闭文件*/
}
//完成write_textfile函数的功能。
并完善程序的功能9（保存成绩到文本文件中）。
要求所生成的文件格式符合项目的要求，能够被功能8（“从文本文件中读取成绩”）重新正确读入。
（3）调试、运行程序.
六、考核形式
根据实验报告质量，给以综合评分。
七、实验报告要求
实验报告除必备的实验目的、实验要求等要素外，应包含以下内容：
（1）说明程序测试的过程和结果；
（2）说明程序的运行流程；
（3）完善功能3~功能9的代码段内容；
（4）写出5个问题的答案；
（5）所有的思考题答案。
八、思考题
（1）怎样声明结构休类型？
tyepdef有什么作用？
（2）怎样定义、初始化结构体变量？
怎样输入、访问结构体成员？
（3）怎样实现一个控制台菜单？
（4）模块化程序设计的要点是什么？
函数间的数据传递有哪些方式？
它们之间有什么异同点？
（5）如何实现文本文件的读写操作？
（6）简述冒泡排序的思路；
（7）如何实现学生记录的增、删、改、查操作？
（8）该程序在哪些方面还可以进一步改进？
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