From 4e240c6dc9e0c41d2dffd6548e8ee1b5386981d3 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: LHY0125 <3364451258@qq.com> Date: Thu, 17 Jul 2025 21:17:50 +0800 Subject: [PATCH] Add files via upload --- config.h | 13 -- core_handlers.h | 63 +++++++++- file_utils.h | 24 +++- globals.c | 9 +- globals.h | 16 +-- io_utils.h | 139 +++++++++++++++++++-- main.c | 36 +++--- main_menu.h | 65 +++++++++- math_utils.h | 13 +- statistical_analysis.c | 235 +++++++++++++++++++++++++++++++---- statistical_analysis.h | 276 ++++++++++++++++++++++++++++++++++------- string_utils.h | 24 +++- student_crud.c | 9 ++ student_crud.h | 32 ++++- student_io.c | 3 + student_io.h | 12 ++ student_search.c | 86 +++++++++++-- student_search.h | 18 +++ student_sort.c | 117 ++++++++++++----- student_sort.h | 8 ++ system_utils.c | 12 ++ system_utils.h | 32 ++++- types.h | 108 ++++++++++++++++ user_manage.h | 111 +++++++++++++++-- validation.h | 52 +++++++- 25 files changed, 1313 insertions(+), 200 deletions(-) create mode 100644 types.h diff --git a/config.h b/config.h index 8a6c948..73ceb0e 100644 --- a/config.h +++ b/config.h @@ -96,17 +96,4 @@ #define MSG_INVALID_INPUT "输入无效，请重新输入！" #define MSG_FILE_ERROR "文件操作错误！" -// 数据结构定义 -typedef struct { - char studentID[MAX_ID_LENGTH]; // 学号 - char name[MAX_NAME_LENGTH]; // 姓名 - int age; // 年龄 - char gender; // 性别 ('M'/'F') - char courses[MAX_COURSES][MAX_COURSE_NAME_LENGTH]; // 课程名称 - float scores[MAX_COURSES]; // 各科成绩 - int courseCount; // 课程数量 - float totalScore; // 总分 - float averageScore; // 平均分 -} Student; - #endif // CONFIG_H \ No newline at end of file diff --git a/core_handlers.h b/core_handlers.h index c5e7118..977e598 100644 --- a/core_handlers.h +++ b/core_handlers.h @@ -10,9 +10,64 @@ #include "config.h" // 核心处理函数声明 -void handleBasicFunctions(); // 处理基本功能菜单 -void handleStatistics(); // 处理统计功能菜单 -void handleAdminFunctions(); // 处理管理功能菜单 -void handleSortStudents(); // 处理学生排序功能 + +/** + * @brief 处理基本功能菜单 + * @details 显示并处理学生信息管理的基本功能菜单循环 + * 提供学生信息的增删改查、排序等核心功能 + * 循环显示菜单直到用户选择返回主菜单 + * @note 包含的功能： + * - 添加学生信息 + * - 删除学生信息 + * - 修改学生信息 + * - 按学号查找学生 + * - 按姓名查找学生 + * - 显示所有学生 + * - 学生信息排序 + */ +void handleBasicFunctions(); + +/** + * @brief 处理统计功能菜单 + * @details 显示并处理统计分析功能菜单循环 + * 提供各种学生成绩的统计分析功能 + * 循环显示菜单直到用户选择返回主菜单 + * @note 包含的功能： + * - 课程统计分析 + * - 成绩分布统计 + * - 学生排名统计 + * - 综合统计分析 + */ +void handleStatistics(); + +/** + * @brief 处理管理功能菜单 + * @details 显示并处理系统管理功能菜单循环，仅限管理员用户访问 + * 提供用户账户管理的各项功能 + * 循环显示菜单直到用户选择返回主菜单 + * @note 包含的功能： + * - 添加用户账户 + * - 删除用户账户 + * - 修改用户密码 + * - 查看所有用户 + * @warning 此函数仅应在验证用户为管理员后调用 + */ +void handleAdminFunctions(); + +/** + * @brief 处理学生排序功能 + * @details 提供交互式的学生信息排序功能 + * 用户可选择排序依据（学号、姓名、总分、平均分）和排序顺序（升序、降序） + * 排序完成后自动显示排序结果 + * @note 排序依据选项： + * 1. 按学号排序 + * 2. 按姓名排序 + * 3. 按总分排序 + * 4. 按平均分排序 + * @note 排序顺序选项： + * 1. 升序 + * 2. 降序 + */ +void handleSortStudents(); #endif // CORE_HANDLERS_H \ No newline at end of file diff --git a/file_utils.h b/file_utils.h index ab4b9d2..8f3d2a6 100644 --- a/file_utils.h +++ b/file_utils.h @@ -10,7 +10,27 @@ #include // 文件操作函数 -bool fileExists(const char* filename); // 检查文件是否存在 -bool createDirectory(const char* path); // 创建目录 + +/** + * @brief 检查文件是否存在 + * @details 使用access函数（Unix/Linux）或_access函数（Windows）检查文件是否存在且可读 + * @param filename 要检查的文件路径 + * @return 如果文件存在且可读返回true，否则返回false + * @note 函数只检查文件是否存在，不检查文件内容 + * @warning 如果filename为NULL，返回false + */ +bool fileExists(const char* filename); + +/** + * @brief 创建目录 + * @details 使用mkdir函数创建指定路径的目录 + * 在Windows下使用_mkdir，在Unix/Linux下使用mkdir + * @param path 要创建的目录路径 + * @return 如果目录创建成功或已存在返回true，否则返回false + * @note 如果目录已存在，函数返回true + * @note 函数不会递归创建父目录 + * @warning 如果path为NULL，返回false + */ +bool createDirectory(const char* path); #endif // FILE_UTILS_H \ No newline at end of file diff --git a/globals.c b/globals.c index f355d04..89d69d0 100644 --- a/globals.c +++ b/globals.c @@ -22,4 +22,11 @@ bool dataModified = false; // 数据是否已修改 float overallAverageScore = 0.0; // 全体学生平均分 float highestScore = 0.0; // 最高分 float lowestScore = 100.0; // 最低分 -bool statsNeedUpdate = true; // 统计信息是否需要更新 \ No newline at end of file +bool statsNeedUpdate = true; // 统计信息是否需要更新 + +// 排序参数 +int currentSortCriteria = 0; // 当前排序依据 +int currentSortOrder = 0; // 当前排序顺序 + +// 统计缓存 +StatisticsCache statsCache = {false, {0}, {0}, {{0}}, 0, 0}; // 统计分析缓存 \ No newline at end of file diff --git a/globals.h b/globals.h index b69f1d5..828a917 100644 --- a/globals.h +++ b/globals.h @@ -8,14 +8,7 @@ #define GLOBALS_H #include -#include "config.h" - -// 用户结构体定义 -typedef struct { - char username[MAX_USERNAME_LENGTH]; - char password[MAX_PASSWORD_LENGTH]; - bool isAdmin; // 是否为管理员 -} User; +#include "types.h" // 全局变量声明 extern Student students[MAX_STUDENTS]; // 学生数组 @@ -35,4 +28,11 @@ extern float highestScore; // 最高分 extern float lowestScore; // 最低分 extern bool statsNeedUpdate; // 统计信息是否需要更新 +// 排序参数 +extern int currentSortCriteria; // 当前排序依据 +extern int currentSortOrder; // 当前排序顺序 + +// 统计缓存 +extern StatisticsCache statsCache; // 统计分析缓存 + #endif // GLOBALS_H \ No newline at end of file diff --git a/io_utils.h b/io_utils.h index 49b1a0a..206cdbd 100644 --- a/io_utils.h +++ b/io_utils.h @@ -10,22 +10,135 @@ #include // 界面显示函数 -void clearInputBuffer(); // 清理输入缓冲区 -void pauseSystem(); // 暂停系统，等待用户按键 -void clearScreen(); // 清屏 -void printSeparator(); // 打印分隔线 -void printHeader(const char* title); // 打印标题头 + +/** + * @brief 清理输入缓冲区 + * @details 清除标准输入流中的所有剩余字符，直到遇到换行符或文件结束符 + * 主要用于防止输入缓冲区中的残留字符影响后续输入操作 + * @note 在使用scanf等函数后调用此函数可以避免输入问题 + */ +void clearInputBuffer(); + +/** + * @brief 暂停系统，等待用户按键 + * @details 显示提示信息并等待用户按下任意键后继续执行 + * 在Windows系统下使用_getch()函数，在其他系统下使用getchar()函数 + * @note 用于在菜单操作完成后暂停，让用户有时间查看结果 + * @warning 在非Windows系统下需要按回车键才能继续 + */ +void pauseSystem(); + +/** + * @brief 清屏 + * @details 根据操作系统类型调用相应的清屏命令 + * Windows系统使用"cls"命令，其他系统使用"clear"命令 + * @note 用于清除终端屏幕内容，提供更好的用户界面体验 + * @warning 依赖于系统命令，在某些受限环境下可能无法正常工作 + */ +void clearScreen(); + +/** + * @brief 打印分隔线 + * @details 输出一行由等号组成的分隔线，用于美化界面显示 + * @note 分隔线长度为40个字符，用于分隔不同的界面区域 + */ +void printSeparator(); + +/** + * @brief 打印标题头 + * @details 以美观的格式显示标题，标题上下各有一条分隔线 + * @param title 要显示的标题文本，不能为NULL + * @note 标题会居中显示，前面有10个空格的缩进 + * @warning 如果title为NULL，可能导致程序崩溃 + */ +void printHeader(const char* title); // 安全输入函数 -int safeInputInt(const char* prompt, int min, int max); // 安全输入整数 -float safeInputFloat(const char* prompt, float min, float max); // 安全输入浮点数 -void safeInputString(const char* prompt, char* buffer, int maxLen); // 安全输入字符串 + +/** + * @brief 安全输入整数 + * @details 提供安全的整数输入功能，包含范围验证和错误处理 + * 使用fgets和sscanf组合避免缓冲区溢出，循环直到获得有效输入 + * @param prompt 显示给用户的提示信息 + * @param min 允许输入的最小值（包含） + * @param max 允许输入的最大值（包含） + * @return 返回用户输入的有效整数 + * @note 函数会一直循环直到用户输入有效的整数 + * @note 自动显示输入范围提示 + * @warning 如果prompt为NULL，printf可能出现问题 + */ +int safeInputInt(const char* prompt, int min, int max); + +/** + * @brief 安全输入浮点数 + * @details 提供安全的浮点数输入功能，包含范围验证和错误处理 + * 使用fgets和sscanf组合避免缓冲区溢出，循环直到获得有效输入 + * @param prompt 显示给用户的提示信息 + * @param min 允许输入的最小值（包含） + * @param max 允许输入的最大值（包含） + * @return 返回用户输入的有效浮点数 + * @note 函数会一直循环直到用户输入有效的浮点数 + * @note 自动显示输入范围提示，精度为小数点后1位 + * @warning 如果prompt为NULL，printf可能出现问题 + */ +float safeInputFloat(const char* prompt, float min, float max); + +/** + * @brief 安全输入字符串 + * @details 提供安全的字符串输入功能，包含空值检查和自动去除首尾空格 + * 使用fgets避免缓冲区溢出，自动移除换行符并处理空白字符 + * @param prompt 显示给用户的提示信息 + * @param buffer 存储输入字符串的缓冲区 + * @param maxLen 缓冲区的最大长度（包含终止符） + * @note 函数会一直循环直到用户输入非空字符串 + * @note 自动移除输入字符串的首尾空白字符 + * @warning 如果buffer为NULL或maxLen<=0，可能导致程序崩溃 + */ +void safeInputString(const char* prompt, char* buffer, int maxLen); // 颜色输出函数 -void printColored(const char* text, const char* color); // 彩色输出 -void printSuccess(const char* message); // 成功消息 -void printError(const char* message); // 错误消息 -void printWarning(const char* message); // 警告消息 -void printInfo(const char* message); // 信息消息 + +/** + * @brief 彩色输出 + * @details 使用ANSI转义序列在终端中输出彩色文本 + * 输出格式为：颜色代码 + 文本 + 重置代码 + * @param text 要输出的文本内容 + * @param color ANSI颜色代码字符串（如COLOR_RED、COLOR_GREEN等） + * @note 输出后会自动重置颜色为默认值 + * @warning 如果终端不支持ANSI转义序列，可能显示乱码 + */ +void printColored(const char* text, const char* color); + +/** + * @brief 成功消息 + * @details 以绿色显示成功消息，用于提示操作成功完成 + * @param message 要显示的成功消息文本 + * @note 消息会以绿色显示，并在末尾自动添加换行符 + */ +void printSuccess(const char* message); + +/** + * @brief 错误消息 + * @details 以红色显示错误消息，用于提示操作失败或出现错误 + * @param message 要显示的错误消息文本 + * @note 消息会以红色显示，并在末尾自动添加换行符 + */ +void printError(const char* message); + +/** + * @brief 警告消息 + * @details 以黄色显示警告消息，用于提示需要注意的情况 + * @param message 要显示的警告消息文本 + * @note 消息会以黄色显示，并在末尾自动添加换行符 + */ +void printWarning(const char* message); + +/** + * @brief 信息消息 + * @details 以青色显示信息消息，用于提示一般性信息 + * @param message 要显示的信息消息文本 + * @note 消息会以青色显示，并在末尾自动添加换行符 + */ +void printInfo(const char* message); #endif // IO_UTILS_H \ No newline at end of file diff --git a/main.c b/main.c index fb1ea6d..24282d7 100644 --- a/main.c +++ b/main.c @@ -1,8 +1,20 @@ /** - * @file main.c - * @brief 学生成绩管理系统主程序 - * @note 系统入口点，包含主要的程序流程控制 - */ +* @brief 主程序入口 +* @brief 学生成绩管理系统主程序 +* @details 学生成绩管理系统的主入口函数，负责系统初始化、用户登录验证、 +* 主菜单循环处理和系统清理等核心流程 +* 程序流程：设置编码 -> 系统初始化 -> 用户登录 -> 主菜单循环 -> 数据保存 -> 系统清理 +* @param argc 命令行参数个数（当前未使用） +* @param argv 命令行参数数组（当前未使用） +* @return 程序退出状态码：0表示正常退出，-1表示异常退出 +* @note 系统预设用户账户： +* 1. admin - 密码：123456（管理员权限） +* 2. teacher - 密码：password（普通用户权限） +* @note 编译运行命令： +* gcc -o student_system.exe *.c -I. + ./student_system +* @warning 登录失败超过MAX_LOGIN_ATTEMPTS次会强制退出程序 +*/ #include #include @@ -25,22 +37,6 @@ #include "core_handlers.h" #include "student_io.h" -/** - * @brief 主程序入口 - * @details 学生成绩管理系统的主入口函数，负责系统初始化、用户登录验证、 - * 主菜单循环处理和系统清理等核心流程 - * 程序流程：设置编码 -> 系统初始化 -> 用户登录 -> 主菜单循环 -> 数据保存 -> 系统清理 - * @param argc 命令行参数个数（当前未使用） - * @param argv 命令行参数数组（当前未使用） - * @return 程序退出状态码：0表示正常退出，-1表示异常退出 - * @note 系统预设用户账户： - * 1. admin - 密码：123456（管理员权限） - * 2. teacher - 密码：password（普通用户权限） - * @note 编译运行命令： - * gcc -Wall -Wextra -std=c99 -g main.c globals.c main_menu.c user_manage.c core_handlers.c statistical_analysis.c student_io.c student_crud.c student_search.c student_sort.c io_utils.c validation.c string_utils.c file_utils.c math_utils.c system_utils.c -o student_system - ./student_system - * @warning 登录失败超过MAX_LOGIN_ATTEMPTS次会强制退出程序 - */ int main(int argc __attribute__((unused)), char *argv[] __attribute__((unused))) { // 设置控制台编码为UTF-8 diff --git a/main_menu.h b/main_menu.h index 9eff268..b92f724 100644 --- a/main_menu.h +++ b/main_menu.h @@ -1,12 +1,69 @@ +/** + * @file main_menu.h + * @brief 主菜单实现文件 + * @note 实现各种菜单显示功能函数声明 + */ + #ifndef MAIN_MENU_H #define MAIN_MENU_H #include "config.h" // 主菜单和子菜单显示函数 -void displayMainMenu(); // 显示主菜单 -void displayBasicFunctionsMenu(); // 显示基本功能菜单 -void displayStatisticsMenu(); // 显示统计功能菜单 -void displayAdminMenu(); // 显示管理功能菜单 + +/** + * @brief 显示主菜单 + * @details 显示学生成绩管理系统的主菜单界面，包括当前用户信息和可用功能选项 + * 根据用户权限动态显示菜单项（管理员可看到系统管理功能） + * @note 菜单选项： + * 1. 基本功能管理（所有用户） + * 2. 统计分析功能（所有用户） + * 3. 系统管理功能（仅管理员） + * 0. 退出系统 + */ +void displayMainMenu(); + +/** + * @brief 显示基本功能菜单 + * @details 显示学生信息管理的基本功能菜单，包括增删改查和排序功能 + * 同时显示当前系统中的学生总数 + * @note 菜单功能： + * 1. 添加学生信息 + * 2. 删除学生信息 + * 3. 修改学生信息 + * 4. 按学号查找学生 + * 5. 按姓名查找学生 + * 6. 显示所有学生 + * 7. 学生信息排序 + * 0. 返回主菜单 + */ +void displayBasicFunctionsMenu(); + +/** + * @brief 显示统计功能菜单 + * @details 显示统计分析功能菜单，提供各种数据统计和分析选项 + * 显示当前学生总数和系统平均分（如果有学生数据） + * @note 菜单功能： + * 1. 课程统计分析 + * 2. 成绩分布统计 + * 3. 分数段统计 + * 4. 综合统计分析 + * 0. 返回主菜单 + */ +void displayStatisticsMenu(); + +/** + * @brief 显示管理功能菜单 + * @details 显示系统管理功能菜单，仅管理员可访问 + * 提供用户账户管理功能，显示当前用户总数 + * @note 菜单功能： + * 1. 添加用户账户 + * 2. 删除用户账户 + * 3. 修改用户密码 + * 4. 查看所有用户 + * 0. 返回主菜单 + * @warning 此菜单仅限管理员用户访问 + */ +void displayAdminMenu(); #endif // MAIN_MENU_H \ No newline at end of file diff --git a/math_utils.h b/math_utils.h index d09984e..114f620 100644 --- a/math_utils.h +++ b/math_utils.h @@ -7,7 +7,16 @@ #ifndef MATH_UTILS_H #define MATH_UTILS_H -// 数学计算函数 -float calculateAverage(float scores[], int count); // 计算平均值 +/** + * @brief 计算平均值 + * @details 计算浮点数数组的算术平均值 + * 遍历数组求和，然后除以元素个数 + * @param scores 浮点数数组 + * @param count 数组元素个数 + * @return 返回数组的平均值，如果count为0返回0.0 + * @note 如果count为0，函数返回0.0避免除零错误 + * @warning 如果scores为NULL且count>0，可能导致程序崩溃 + */ +float calculateAverage(float scores[], int count); #endif // MATH_UTILS_H \ No newline at end of file diff --git a/statistical_analysis.c b/statistical_analysis.c index 7f17e3a..55b34b9 100644 --- a/statistical_analysis.c +++ b/statistical_analysis.c @@ -8,6 +8,7 @@ #include #include #include +#include #include "statistical_analysis.h" #include "config.h" #include "globals.h" @@ -173,7 +174,8 @@ void displayScoreDistribution() return; } - ScoreDistribution dist = calculateScoreDistribution(); + // 使用缓存的分数分布数据 + ScoreDistribution dist = getCachedScoreDistribution(); printf("\n分数段分布：\n"); printSeparator(); @@ -263,28 +265,9 @@ void displayStudentRanking() return; } - // 创建排名数组 + // 使用缓存的排名数据 StudentRank rankings[MAX_STUDENTS]; - for (int i = 0; i < studentCount; i++) - { - rankings[i].studentIndex = i; - rankings[i].averageScore = students[i].averageScore; - rankings[i].totalScore = students[i].totalScore; - } - - // 按平均分排序（降序） - for (int i = 0; i < studentCount - 1; i++) - { - for (int j = 0; j < studentCount - 1 - i; j++) - { - if (rankings[j].averageScore < rankings[j + 1].averageScore) - { - StudentRank temp = rankings[j]; - rankings[j] = rankings[j + 1]; - rankings[j + 1] = temp; - } - } - } + int rankingCount = getCachedStudentRankings(rankings); printf("\n"); // 调整中文表头的对齐格式，考虑中文字符的显示宽度 @@ -292,7 +275,7 @@ void displayStudentRanking() "排名", "学号", "姓名", "总分", "平均分"); printf("==========================================\n"); - for (int i = 0; i < studentCount; i++) + for (int i = 0; i < rankingCount; i++) { int idx = rankings[i].studentIndex; printf("%-5d %-10s %-12s %-8.2f %-8.2f\n", @@ -328,7 +311,8 @@ void displayOverallStatistics() return; } - OverallStats stats = calculateOverallStats(); + // 使用缓存的总体统计数据 + OverallStats stats = getCachedOverallStats(); printf("\n学生信息统计：\n"); printSeparator(); @@ -651,4 +635,207 @@ void updateGlobalStats() overallAverageScore = total / studentCount; statsNeedUpdate = false; + + // 使统计缓存无效 + invalidateCache(); +} + +// ==================== 缓存管理函数实现 ==================== + +/** + * @brief 初始化统计缓存 + * @details 初始化统计缓存系统，清空所有缓存数据 + * @note 在系统启动时调用，确保缓存处于干净状态 + */ +// 快速排序辅助函数：分区 +int partitionRankings(StudentRank arr[], int low, int high) { + float pivot = arr[high].averageScore; + int i = (low - 1); + + for (int j = low; j <= high - 1; j++) { + // 降序排列：如果当前元素大于等于基准值 + if (arr[j].averageScore >= pivot) { + i++; + StudentRank temp = arr[i]; + arr[i] = arr[j]; + arr[j] = temp; + } + } + StudentRank temp = arr[i + 1]; + arr[i + 1] = arr[high]; + arr[high] = temp; + return (i + 1); +} + +// 快速排序主函数 +void quickSortRankings(StudentRank arr[], int low, int high) { + if (low < high) { + int pi = partitionRankings(arr, low, high); + quickSortRankings(arr, low, pi - 1); + quickSortRankings(arr, pi + 1, high); + } +} + +void initStatisticsCache() +{ + statsCache.isValid = false; + statsCache.lastStudentCount = 0; + statsCache.lastDataHash = 0; + memset(&statsCache.overallStats, 0, sizeof(OverallStats)); + memset(&statsCache.scoreDistribution, 0, sizeof(ScoreDistribution)); + memset(statsCache.rankings, 0, sizeof(statsCache.rankings)); +} + +/** + * @brief 检查缓存是否有效 + * @details 检查统计缓存是否仍然有效，通过比较学生数量和数据哈希值 + * @return bool 如果缓存有效返回true，否则返回false + * @note 当学生数据发生变化时，缓存会被标记为无效 + */ +bool isCacheValid() +{ + if (!statsCache.isValid) { + return false; + } + + // 检查学生数量是否变化 + if (statsCache.lastStudentCount != studentCount) { + return false; + } + + // 检查数据哈希值是否变化 + unsigned long currentHash = calculateDataHash(); + if (statsCache.lastDataHash != currentHash) { + return false; + } + + return true; +} + +/** + * @brief 更新统计缓存 + * @details 重新计算并更新所有统计缓存数据 + * @note 当缓存无效时调用，重新计算所有统计信息并更新缓存 + * @note 包括总体统计、分数分布和学生排名的缓存更新 + */ +void updateStatisticsCache() +{ + if (studentCount == 0) { + initStatisticsCache(); + return; + } + + // 更新总体统计缓存 + statsCache.overallStats = calculateOverallStats(); + + // 更新分数分布缓存 + statsCache.scoreDistribution = calculateScoreDistribution(); + + // 更新学生排名缓存 + for (int i = 0; i < studentCount; i++) { + statsCache.rankings[i].studentIndex = i; + statsCache.rankings[i].averageScore = students[i].averageScore; + statsCache.rankings[i].totalScore = students[i].totalScore; + } + + // 使用快速排序按平均分排序（降序） + quickSortRankings(statsCache.rankings, 0, studentCount - 1); + + // 更新缓存状态 + statsCache.isValid = true; + statsCache.lastStudentCount = studentCount; + statsCache.lastDataHash = calculateDataHash(); +} + +/** + * @brief 使缓存无效 + * @details 将统计缓存标记为无效，强制下次访问时重新计算 + * @note 当学生数据被修改时调用，确保统计数据的准确性 + */ +void invalidateCache() +{ + statsCache.isValid = false; +} + +/** + * @brief 计算数据哈希值 + * @details 计算当前学生数据的哈希值，用于检测数据变化 + * @return unsigned long 当前数据的哈希值 + * @note 基于学生数量、学号、成绩等关键数据计算哈希值 + */ +unsigned long calculateDataHash() +{ + unsigned long hash = 5381; // DJB2 哈希算法初始值 + + // 包含学生数量 + hash = ((hash << 5) + hash) + studentCount; + + for (int i = 0; i < studentCount; i++) { + // 包含学号 + for (int j = 0; students[i].studentID[j] != '\0'; j++) { + hash = ((hash << 5) + hash) + students[i].studentID[j]; + } + + // 包含总分和平均分 + hash = ((hash << 5) + hash) + (unsigned long)(students[i].totalScore * 100); + hash = ((hash << 5) + hash) + (unsigned long)(students[i].averageScore * 100); + + // 包含课程数量 + hash = ((hash << 5) + hash) + students[i].courseCount; + + // 包含各科成绩 + for (int j = 0; j < students[i].courseCount; j++) { + hash = ((hash << 5) + hash) + (unsigned long)(students[i].scores[j] * 100); + } + } + + return hash; +} + +/** + * @brief 获取缓存的总体统计 + * @details 获取缓存的总体统计数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @return OverallStats 总体统计数据 + * @note 优先使用缓存数据，提高查询效率 + */ +OverallStats getCachedOverallStats() +{ + if (!isCacheValid()) { + updateStatisticsCache(); + } + return statsCache.overallStats; +} + +/** + * @brief 获取缓存的分数分布 + * @details 获取缓存的分数分布数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @return ScoreDistribution 分数分布数据 + * @note 优先使用缓存数据，避免重复计算 + */ +ScoreDistribution getCachedScoreDistribution() +{ + if (!isCacheValid()) { + updateStatisticsCache(); + } + return statsCache.scoreDistribution; +} + +/** + * @brief 获取缓存的学生排名 + * @details 获取缓存的学生排名数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @param rankings 输出参数，存储排名数据的数组 + * @return int 返回排名数据的数量 + * @note 排名按平均分降序排列，优先使用缓存数据 + */ +int getCachedStudentRankings(StudentRank* rankings) +{ + if (!isCacheValid()) { + updateStatisticsCache(); + } + + if (rankings != NULL && studentCount > 0) { + memcpy(rankings, statsCache.rankings, studentCount * sizeof(StudentRank)); + } + + return studentCount; } \ No newline at end of file diff --git a/statistical_analysis.h b/statistical_analysis.h index e086285..ab41db5 100644 --- a/statistical_analysis.h +++ b/statistical_analysis.h @@ -7,64 +7,244 @@ #ifndef STATISTICAL_ANALYSIS_H #define STATISTICAL_ANALYSIS_H -#include "config.h" - -// 课程统计结构体 -typedef struct { - int studentCount; - float maxScore; - float minScore; - float totalScore; - float averageScore; - float passRate; -} CourseStats; - -// 分数分布结构体 -typedef struct { - int excellent; // 90-100分 - int good; // 80-89分 - int medium; // 70-79分 - int pass; // 60-69分 - int fail; // 0-59分 -} ScoreDistribution; - -// 学生排名结构体 -typedef struct { - int studentIndex; - float averageScore; - float totalScore; -} StudentRank; - -// 总体统计结构体 -typedef struct { - int totalStudents; - int maleCount; - int femaleCount; - float averageAge; - float highestAverage; - float lowestAverage; - float overallAverageScore; - float standardDeviation; - int totalCourses; - float averageCoursesPerStudent; -} OverallStats; +#include "types.h" // 主要统计分析函数 -void displayCourseStatistics(); // 显示课程统计信息 -void displayScoreDistribution(); // 显示分数分布 -void displayStudentRanking(); // 显示学生排名 -void displayOverallStatistics(); // 显示系统总体统计 + +/** + * @brief 显示课程统计信息 + * @details 统计并显示所有课程的详细信息，包括每门课程的人数、最高分、最低分、平均分和及格率 + * 自动收集系统中所有不重复的课程名称，并为每门课程计算统计数据 + * @note 显示内容包括： + * - 课程名称 + * - 选课人数 + * - 最高分、最低分、平均分 + * - 及格率（基于PASS_SCORE阈值） + * @warning 如果没有学生数据或课程数据，将显示相应警告信息 + */ +void displayCourseStatistics(); + +/** + * @brief 显示分数分布 + * @details 统计并显示学生平均分的分布情况，按分数段进行分类统计 + * 显示各分数段的人数和百分比，以及总体及格情况 + * @note 分数段划分： + * - 90-100分：优秀 + * - 80-89分：良好 + * - 70-79分：中等 + * - 60-69分：及格 + * - 0-59分：不及格 + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 + */ +void displayScoreDistribution(); + +/** + * @brief 显示学生排名 + * @details 按学生平均分进行降序排序，显示学生排名列表 + * 包括排名、学号、姓名、总分和平均分信息 + * @note 排序规则：按平均分从高到低排序 + * @note 显示格式：排名 | 学号 | 姓名 | 总分 | 平均分 + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 + */ +void displayStudentRanking(); + +/** + * @brief 显示系统总体统计 + * @details 显示系统的综合统计信息，包括学生信息统计、成绩统计和课程统计 + * 提供系统整体数据的全面概览 + * @note 统计内容包括： + * - 学生信息：总数、性别分布、平均年龄 + * - 成绩统计：最高/最低/平均分、标准差 + * - 课程统计：总课程数、平均课程数 + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 + */ +void displayOverallStatistics(); // 查找功能 -void findTopStudent(); // 查找最高分学生 -void findBottomStudent(); // 查找最低分学生 -void findTopScoreInCourse(); // 按课程查找最高分 + +/** + * @brief 查找最高分学生 + * @details 查找并显示平均分最高的学生信息 + * 遍历所有学生，找出平均分最高者并显示其详细信息 + * @note 比较依据：学生的平均分（averageScore） + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 + */ +void findTopStudent(); + +/** + * @brief 查找最低分学生 + * @details 查找并显示平均分最低的学生信息 + * 遍历所有学生，找出平均分最低者并显示其详细信息 + * @note 比较依据：学生的平均分（averageScore） + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 + */ +void findBottomStudent(); + +/** + * @brief 按课程查找最高分 + * @details 在指定课程中查找并显示最高分学生的信息 + * 用户输入课程名称，系统查找该课程的最高分获得者 + * @note 查找过程： + * 1. 用户输入课程名称 + * 2. 遍历所有学生的该课程成绩 + * 3. 找出最高分及对应学生 + * 4. 显示学生信息和分数 + * @warning 如果课程不存在，将显示错误信息 + */ +void findTopScoreInCourse(); // 计算函数 + +/** + * @brief 计算课程统计信息 + * @details 计算指定课程的详细统计数据，包括选课人数、分数统计和及格率 + * @param courseName 要统计的课程名称 + * @return CourseStats 包含课程统计信息的结构体 + * @note 统计内容包括： + * - studentCount: 选课学生数量 + * - maxScore, minScore: 最高分和最低分 + * - totalScore, averageScore: 总分和平均分 + * - passRate: 及格率（百分比） + * @warning 如果课程不存在，返回全零的统计结构体 + */ CourseStats calculateCourseStats(const char* courseName); + +/** + * @brief 计算分数分布 + * @details 根据学生的平均分计算各分数段的人数分布 + * @return ScoreDistribution 包含各分数段人数的结构体 + * @note 分数段定义： + * - excellent: 90-100分 + * - good: 80-89分 + * - medium: 70-79分 + * - pass: 60-69分 + * - fail: 0-59分 + */ ScoreDistribution calculateScoreDistribution(); + +/** + * @brief 计算系统总体统计 + * @details 计算系统的综合统计数据，包括学生、成绩和课程的各项统计指标 + * @return OverallStats 包含系统总体统计信息的结构体 + * @note 计算内容包括： + * - 学生统计：总数、性别分布、平均年龄 + * - 成绩统计：最高/最低/平均分、标准差 + * - 课程统计：总课程数、人均课程数 + * @note 标准差计算使用总体标准差公式 + */ OverallStats calculateOverallStats(); + +/** + * @brief 计算学生统计信息 + * @details 计算指定学生的总分和平均分 + * 根据学生的所有课程成绩计算统计数据 + * @param student 指向要计算统计信息的学生结构体的指针 + * @note 计算内容： + * - totalScore: 所有课程成绩的总和 + * - averageScore: 平均成绩（总分/课程数） + * @note 如果学生没有课程，总分和平均分都设为0 + * @warning 传入的student指针不能为NULL + */ void calculateStudentStats(Student* student); + +/** + * @brief 更新全局统计缓存 + * @details 更新系统的全局统计缓存变量，包括全体平均分、最高分和最低分 + * 当学生数据发生变化时调用此函数更新缓存 + * @note 更新的全局变量： + * - overallAverageScore: 全体学生平均分 + * - highestScore: 最高平均分 + * - lowestScore: 最低平均分 + * - statsNeedUpdate: 统计更新标志（设为false） + * @note 如果没有学生数据，所有统计值都设为0 + * @see overallAverageScore, highestScore, lowestScore, statsNeedUpdate + */ void updateGlobalStats(); +// 缓存管理函数 + +/** + * @brief 初始化统计缓存 + * @details 初始化统计缓存系统，清空所有缓存数据 + * @note 在系统启动时调用，确保缓存处于干净状态 + */ +void initStatisticsCache(); + +/** + * @brief 检查缓存是否有效 + * @details 检查统计缓存是否仍然有效，通过比较学生数量和数据哈希值 + * @return bool 如果缓存有效返回true，否则返回false + * @note 当学生数据发生变化时，缓存会被标记为无效 + */ +bool isCacheValid(); + +/** + * @brief 更新统计缓存 + * @details 重新计算并更新所有统计缓存数据 + * @note 当缓存无效时调用，重新计算所有统计信息并更新缓存 + * @note 包括总体统计、分数分布和学生排名的缓存更新 + */ +void updateStatisticsCache(); + +/** + * @brief 使缓存无效 + * @details 将统计缓存标记为无效，强制下次访问时重新计算 + * @note 当学生数据被修改时调用，确保统计数据的准确性 + */ +void invalidateCache(); + +/** + * @brief 计算数据哈希值 + * @details 计算当前学生数据的哈希值，用于检测数据变化 + * @return unsigned long 当前数据的哈希值 + * @note 基于学生数量、学号、成绩等关键数据计算哈希值 + */ +unsigned long calculateDataHash(); + +/** + * @brief 获取缓存的总体统计 + * @details 获取缓存的总体统计数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @return OverallStats 总体统计数据 + * @note 优先使用缓存数据，提高查询效率 + */ +OverallStats getCachedOverallStats(); + +/** + * @brief 获取缓存的分数分布 + * @details 获取缓存的分数分布数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @return ScoreDistribution 分数分布数据 + * @note 优先使用缓存数据，避免重复计算 + */ +ScoreDistribution getCachedScoreDistribution(); + +/** + * @brief 获取缓存的学生排名 + * @details 获取缓存的学生排名数据，如果缓存无效则先更新缓存 + * @param rankings 输出参数，存储排名数据的数组 + * @return int 返回排名数据的数量 + * @note 排名按平均分降序排列，优先使用缓存数据 + */ +int getCachedStudentRankings(StudentRank* rankings); + +// 排序优化函数 + +/** + * @brief 快速排序分区函数 + * @details 对学生排名数组进行分区操作，用于快速排序 + * @param arr 要分区的学生排名数组 + * @param low 分区的起始索引 + * @param high 分区的结束索引 + * @return int 分区点的索引 + */ +int partitionRankings(StudentRank arr[], int low, int high); + +/** + * @brief 快速排序函数 + * @details 对学生排名数组按平均分进行快速排序（降序） + * @param arr 要排序的学生排名数组 + * @param low 排序的起始索引 + * @param high 排序的结束索引 + */ +void quickSortRankings(StudentRank arr[], int low, int high); + #endif // STATISTICAL_ANALYSIS_H \ No newline at end of file diff --git a/string_utils.h b/string_utils.h index 10a8afb..172653e 100644 --- a/string_utils.h +++ b/string_utils.h @@ -9,8 +9,26 @@ #include -// 字符串处理函数 -void trimString(char* str); // 去除字符串首尾空白字符 -bool isEmptyString(const char* str); // 检查字符串是否为空 +/** + * @brief 去除字符串首尾空白字符 + * @details 移除字符串开头和结尾的空格、制表符、换行符等空白字符 + * 使用双指针技术，从两端向中间处理，原地修改字符串 + * @param str 要处理的字符串，函数会直接修改此字符串 + * @note 函数会直接修改传入的字符串，不会分配新内存 + * @note 如果整个字符串都是空白字符，结果将是空字符串 + * @warning 如果str为NULL，可能导致程序崩溃 + */ +void trimString(char* str); + +/** + * @brief 检查字符串是否为空 + * @details 检查字符串是否为NULL、空字符串或只包含空白字符 + * 使用isspace函数检查每个字符是否为空白字符 + * @param str 要检查的字符串 + * @return 如果字符串为空或只包含空白字符返回true，否则返回false + * @note 空白字符包括空格、制表符、换行符等 + * @note 如果str为NULL，返回true + */ +bool isEmptyString(const char* str); #endif // STRING_UTILS_H \ No newline at end of file diff --git a/student_crud.c b/student_crud.c index 405d1d1..d9a86fd 100644 --- a/student_crud.c +++ b/student_crud.c @@ -182,6 +182,9 @@ void addStudent() dataModified = true; statsNeedUpdate = true; + // 使统计缓存无效 + invalidateCache(); + // 显示添加成功信息 displayAddedStudentInfo(&newStudent); @@ -242,6 +245,9 @@ void deleteStudent() dataModified = true; statsNeedUpdate = true; + + // 使统计缓存无效 + invalidateCache(); printSuccess("学生信息删除成功！"); } @@ -449,6 +455,9 @@ static void handleStudentModification(Student *student) dataModified = true; statsNeedUpdate = true; + // 使统计缓存无效 + invalidateCache(); + printSuccess("学生信息修改成功！"); } diff --git a/student_crud.h b/student_crud.h index 089333c..7419962 100644 --- a/student_crud.h +++ b/student_crud.h @@ -11,19 +11,45 @@ /** * @brief 添加新学生 - * @details 交互式添加新学生信息，包括基本信息和课程成绩 + * @details 交互式地添加新学生信息，包括基本信息和课程成绩 + * 验证学号唯一性、姓名格式、年龄范围等 + * 自动计算总分和平均分 + * @note 会检查学生数量是否已达上限MAX_STUDENTS + * @note 学号必须唯一，不能与现有学生重复 + * @warning 如果学生数量已满，会显示错误信息并返回 + * @see MAX_STUDENTS, isValidStudentId(), isValidName() */ void addStudent(); /** * @brief 删除学生 - * @details 根据学号删除指定学生的所有信息 + * @details 提供交互式界面删除指定学号的学生信息 + * 包含确认机制，防止误删除操作 + * @note 删除流程： + * 1. 输入要删除的学生学号 + * 2. 查找并显示学生信息 + * 3. 用户确认删除操作 + * 4. 删除学生并重新排列数组 + * 5. 更新数据修改和统计更新标志 + * @warning 删除操作不可逆，请谨慎操作 + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 */ void deleteStudent(); /** * @brief 修改学生信息 - * @details 交互式修改学生的基本信息和课程成绩 + * @details 提供交互式界面修改指定学生的各项信息 + * 支持修改姓名、年龄、性别和课程成绩等信息 + * @note 修改选项： + * 1. 修改姓名 + * 2. 修改年龄 + * 3. 修改性别 + * 4. 修改课程成绩（包括修改现有成绩、添加新课程、删除课程） + * @note 课程成绩修改包含： + * - 修改现有课程成绩 + * - 添加新课程 + * - 删除课程 + * @warning 修改课程信息后会自动重新计算总分和平均分 */ void modifyStudent(); diff --git a/student_io.c b/student_io.c index 9a11064..014e620 100644 --- a/student_io.c +++ b/student_io.c @@ -168,6 +168,9 @@ void loadStudentsFromFile() // 更新统计信息 statsNeedUpdate = true; + + // 使统计缓存无效 + invalidateCache(); } /** diff --git a/student_io.h b/student_io.h index e8040d9..82ccc08 100644 --- a/student_io.h +++ b/student_io.h @@ -12,12 +12,24 @@ /** * @brief 从CSV文件加载学生数据 * @details 从STUDENTS_FILE指定的CSV文件中读取学生信息并加载到内存中 + * 解析CSV格式数据，包括学号、姓名、年龄、性别、课程信息等 + * 如果文件不存在，会初始化为空的学生列表 + * @note 会跳过CSV文件的头部行，最多加载MAX_STUDENTS个学生 + * @note 加载完成后会设置statsNeedUpdate标志为true + * @warning 如果CSV格式不正确，可能导致数据解析错误 + * @see STUDENTS_FILE, MAX_STUDENTS, Student结构体 */ void loadStudentsFromFile(); /** * @brief 将学生数据保存到CSV文件 * @details 将内存中的所有学生数据以CSV格式保存到STUDENTS_FILE文件中 + * 包含完整的CSV头部和所有学生的详细信息 + * 保存成功后会重置dataModified标志 + * @note CSV格式包括：学号、姓名、年龄、性别、课程数量、各课程名称和成绩、总分、平均分 + * @note 对于课程数量不足MAX_COURSES的学生，会用空值填充 + * @warning 如果文件无法创建或写入，会显示错误信息 + * @see STUDENTS_FILE, MAX_COURSES, dataModified */ void saveStudentsToFile(); diff --git a/student_search.c b/student_search.c index 14373c7..ca7348a 100644 --- a/student_search.c +++ b/student_search.c @@ -13,12 +13,16 @@ // 函数前向声明 void displayStudentInfo(const Student *student); +static int binarySearchByID(const char *studentID); +static void ensureSortedByID(); /** * @brief 按学号查找学生 * @details 根据用户输入的学号精确查找学生信息 + * 使用二分搜索算法提高查找效率，时间复杂度O(log n) * 找到后显示该学生的详细信息 - * @note 查找方式：精确匹配学号 + * @note 查找方式：精确匹配学号，使用二分搜索算法 + * @note 算法优化：从线性搜索O(n)优化为二分搜索O(log n) * @warning 如果没有学生数据或未找到匹配学生，将显示相应提示信息 */ void searchStudentByID() @@ -37,14 +41,17 @@ void searchStudentByID() printf("\n"); safeInputString("请输入学号", studentID, MAX_ID_LENGTH); - for (int i = 0; i < studentCount; i++) + // 确保数组按学号排序，以支持二分搜索 + ensureSortedByID(); + + // 使用二分搜索查找学生 + int index = binarySearchByID(studentID); + + if (index != -1) { - if (strcmp(students[i].studentID, studentID) == 0) - { - displayStudentInfo(&students[i]); - pauseSystem(); - return; - } + displayStudentInfo(&students[index]); + pauseSystem(); + return; } printError("未找到该学号的学生！"); @@ -173,4 +180,67 @@ void displayStudentInfo(const Student *student) printf("\n总分: %.2f\n", student->totalScore); printf("平均分: %.2f\n", student->averageScore); } +} + +/** + * @brief 确保学生数组按学号排序 + * @details 检查学生数组是否按学号排序，如果没有则进行排序 + * 用于支持二分搜索算法 + * @note 只在需要时进行排序，避免不必要的性能开销 + */ +static void ensureSortedByID() +{ + // 检查是否已经按学号排序 + bool isSorted = true; + for (int i = 0; i < studentCount - 1; i++) + { + if (strcmp(students[i].studentID, students[i + 1].studentID) > 0) + { + isSorted = false; + break; + } + } + + // 如果没有排序，则按学号排序 + if (!isSorted) + { + // 使用外部排序函数 + extern void sortStudents(int criteria, int order); + sortStudents(SORT_BY_ID, SORT_ASCENDING); + } +} + +/** + * @brief 二分搜索按学号查找学生 + * @details 使用二分搜索算法在已排序的学生数组中查找指定学号 + * 时间复杂度O(log n)，比线性搜索O(n)更高效 + * @param studentID 要查找的学号 + * @return 找到的学生索引，如果未找到返回-1 + * @note 要求学生数组必须按学号排序 + */ +static int binarySearchByID(const char *studentID) +{ + int left = 0; + int right = studentCount - 1; + + while (left <= right) + { + int mid = left + (right - left) / 2; + int cmp = strcmp(students[mid].studentID, studentID); + + if (cmp == 0) + { + return mid; // 找到了 + } + else if (cmp < 0) + { + left = mid + 1; // 在右半部分搜索 + } + else + { + right = mid - 1; // 在左半部分搜索 + } + } + + return -1; // 未找到 } \ No newline at end of file diff --git a/student_search.h b/student_search.h index abef232..f1d01b9 100644 --- a/student_search.h +++ b/student_search.h @@ -12,24 +12,42 @@ /** * @brief 按学号查找学生 * @details 根据用户输入的学号精确查找学生信息 + * 找到后显示该学生的详细信息 + * @note 查找方式：精确匹配学号 + * @warning 如果没有学生数据或未找到匹配学生，将显示相应提示信息 */ void searchStudentByID(); /** * @brief 按姓名查找学生 * @details 根据用户输入的姓名进行模糊查找学生信息 + * 支持部分姓名匹配，显示所有匹配的学生详细信息 + * @note 查找方式：模糊匹配（包含子字符串） + * @note 如果找到多个匹配学生，将全部显示 + * @warning 如果没有学生数据或未找到匹配学生，将显示相应提示信息 */ void searchStudentByName(); /** * @brief 显示所有学生信息 * @details 以表格形式显示系统中所有学生的基本信息 + * 包括学号、姓名、年龄、性别、总分和平均分 + * @note 显示格式：表格形式，便于查看和比较 + * @note 显示内容：学号、姓名、年龄、性别、总分、平均分 + * @note 同时显示总学生数统计 + * @warning 如果没有学生数据，将显示警告信息 */ void displayAllStudents(); /** * @brief 显示单个学生详细信息 + * @details 显示指定学生的完整详细信息，包括基本信息和所有课程成绩 * @param student 指向要显示信息的学生结构体的常量指针 + * @note 显示内容： + * - 基本信息：学号、姓名、年龄、性别、课程数量 + * - 课程成绩：每门课程的名称和分数 + * - 统计信息：总分和平均分 + * @warning 传入的student指针不能为NULL */ void displayStudentInfo(const Student *student); diff --git a/student_sort.c b/student_sort.c index a4108cc..a937fe0 100644 --- a/student_sort.c +++ b/student_sort.c @@ -10,10 +10,74 @@ #include "config.h" #include "globals.h" +/** + * @brief 比较函数 - 按学号排序 + * @param a 指向第一个学生的指针 + * @param b 指向第二个学生的指针 + * @return 比较结果：负数表示ab + */ +static int compareByID(const void *a, const void *b) +{ + const Student *studentA = (const Student *)a; + const Student *studentB = (const Student *)b; + int result = strcmp(studentA->studentID, studentB->studentID); + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? result : -result; +} + +/** + * @brief 比较函数 - 按姓名排序 + * @param a 指向第一个学生的指针 + * @param b 指向第二个学生的指针 + * @return 比较结果：负数表示ab + */ +static int compareByName(const void *a, const void *b) +{ + const Student *studentA = (const Student *)a; + const Student *studentB = (const Student *)b; + int result = strcmp(studentA->name, studentB->name); + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? result : -result; +} + +/** + * @brief 比较函数 - 按总分排序 + * @param a 指向第一个学生的指针 + * @param b 指向第二个学生的指针 + * @return 比较结果：负数表示ab + */ +static int compareByTotalScore(const void *a, const void *b) +{ + const Student *studentA = (const Student *)a; + const Student *studentB = (const Student *)b; + if (studentA->totalScore < studentB->totalScore) + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? -1 : 1; + else if (studentA->totalScore > studentB->totalScore) + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? 1 : -1; + else + return 0; +} + +/** + * @brief 比较函数 - 按平均分排序 + * @param a 指向第一个学生的指针 + * @param b 指向第二个学生的指针 + * @return 比较结果：负数表示ab + */ +static int compareByAverageScore(const void *a, const void *b) +{ + const Student *studentA = (const Student *)a; + const Student *studentB = (const Student *)b; + if (studentA->averageScore < studentB->averageScore) + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? -1 : 1; + else if (studentA->averageScore > studentB->averageScore) + return (currentSortOrder == SORT_ASCENDING) ? 1 : -1; + else + return 0; +} + /** * @brief 排序学生信息 * @details 根据指定的排序依据和顺序对学生数组进行排序 - * 使用冒泡排序算法实现 + * 使用qsort标准库函数实现，时间复杂度O(n log n) * @param criteria 排序依据（SORT_BY_ID, SORT_BY_NAME, SORT_BY_TOTAL_SCORE, SORT_BY_AVERAGE_SCORE） * @param order 排序顺序（SORT_ASCENDING升序, SORT_DESCENDING降序） * @note 排序依据选项： @@ -21,7 +85,7 @@ * - SORT_BY_NAME: 按姓名排序 * - SORT_BY_TOTAL_SCORE: 按总分排序 * - SORT_BY_AVERAGE_SCORE: 按平均分排序 - * @note 排序算法：冒泡排序（适合小规模数据） + * @note 排序算法：快速排序（qsort标准库函数，时间复杂度O(n log n)） * @note 排序完成后会设置dataModified标志 */ void sortStudents(int criteria, int order) @@ -29,36 +93,27 @@ void sortStudents(int criteria, int order) if (studentCount <= 1) return; - // 使用冒泡排序 - for (int i = 0; i < studentCount - 1; i++) + // 设置全局排序参数 + currentSortCriteria = criteria; + currentSortOrder = order; + + // 选择对应的比较函数并使用qsort进行排序 + switch (criteria) { - for (int j = 0; j < studentCount - 1 - i; j++) - { - bool shouldSwap = false; - - switch (criteria) - { - case SORT_BY_ID: - shouldSwap = (order == SORT_ASCENDING) ? strcmp(students[j].studentID, students[j + 1].studentID) > 0 : strcmp(students[j].studentID, students[j + 1].studentID) < 0; - break; - case SORT_BY_NAME: - shouldSwap = (order == SORT_ASCENDING) ? strcmp(students[j].name, students[j + 1].name) > 0 : strcmp(students[j].name, students[j + 1].name) < 0; - break; - case SORT_BY_TOTAL_SCORE: - shouldSwap = (order == SORT_ASCENDING) ? students[j].totalScore > students[j + 1].totalScore : students[j].totalScore < students[j + 1].totalScore; - break; - case SORT_BY_AVERAGE_SCORE: - shouldSwap = (order == SORT_ASCENDING) ? students[j].averageScore > students[j + 1].averageScore : students[j].averageScore < students[j + 1].averageScore; - break; - } - - if (shouldSwap) - { - Student temp = students[j]; - students[j] = students[j + 1]; - students[j + 1] = temp; - } - } + case SORT_BY_ID: + qsort(students, studentCount, sizeof(Student), compareByID); + break; + case SORT_BY_NAME: + qsort(students, studentCount, sizeof(Student), compareByName); + break; + case SORT_BY_TOTAL_SCORE: + qsort(students, studentCount, sizeof(Student), compareByTotalScore); + break; + case SORT_BY_AVERAGE_SCORE: + qsort(students, studentCount, sizeof(Student), compareByAverageScore); + break; + default: + return; // 无效的排序依据 } dataModified = true; diff --git a/student_sort.h b/student_sort.h index a9d90d4..366e5c7 100644 --- a/student_sort.h +++ b/student_sort.h @@ -12,8 +12,16 @@ /** * @brief 排序学生信息 * @details 根据指定的排序依据和顺序对学生数组进行排序 + * 使用冒泡排序算法实现 * @param criteria 排序依据（SORT_BY_ID, SORT_BY_NAME, SORT_BY_TOTAL_SCORE, SORT_BY_AVERAGE_SCORE） * @param order 排序顺序（SORT_ASCENDING升序, SORT_DESCENDING降序） + * @note 排序依据选项： + * - SORT_BY_ID: 按学号排序 + * - SORT_BY_NAME: 按姓名排序 + * - SORT_BY_TOTAL_SCORE: 按总分排序 + * - SORT_BY_AVERAGE_SCORE: 按平均分排序 + * @note 排序算法：冒泡排序（适合小规模数据） + * @note 排序完成后会设置dataModified标志 */ void sortStudents(int criteria, int order); diff --git a/system_utils.c b/system_utils.c index 489608d..31cd5ca 100644 --- a/system_utils.c +++ b/system_utils.c @@ -10,6 +10,9 @@ #include "file_utils.h" #include "io_utils.h" #include "config.h" +#include "user_manage.h" +#include "student_io.h" +#include "statistical_analysis.h" /** * @brief 初始化系统 @@ -29,6 +32,15 @@ bool initializeSystem() return false; } + // 加载用户数据 + loadUsersFromFile(); + + // 加载学生数据 + loadStudentsFromFile(); + + // 初始化统计缓存 + initStatisticsCache(); + printSuccess("系统初始化完成"); return true; } diff --git a/system_utils.h b/system_utils.h index b83c0a3..e164865 100644 --- a/system_utils.h +++ b/system_utils.h @@ -10,8 +10,34 @@ #include // 系统初始化和清理函数 -bool initializeSystem(); // 初始化系统 -bool createDataDirectories(); // 创建数据目录 -void cleanupSystem(); // 清理系统资源 + +/** + * @brief 初始化系统 + * @details 执行系统启动时的初始化操作，包括创建必要的数据目录 + * 调用createDataDirectories函数创建数据存储目录 + * @return 如果初始化成功返回true，否则返回false + * @note 此函数应在程序启动时调用 + * @note 如果初始化失败，会输出错误信息 + */ +bool initializeSystem(); + +/** + * @brief 创建数据目录 + * @details 创建程序运行所需的数据存储目录 + * 目前创建"data"目录用于存储学生数据文件 + * @return 如果目录创建成功或已存在返回true，否则返回false + * @note 如果目录已存在，函数仍返回true + * @note 可以根据需要扩展创建更多目录 + */ +bool createDataDirectories(); + +/** + * @brief 清理系统资源 + * @details 执行程序退出前的清理操作 + * 目前主要输出清理完成的提示信息 + * @note 此函数应在程序退出前调用 + * @note 可以根据需要添加更多清理操作，如关闭文件、释放内存等 + */ +void cleanupSystem(); #endif // SYSTEM_UTILS_H \ No newline at end of file diff --git a/types.h b/types.h new file mode 100644 index 0000000..a985eeb --- /dev/null +++ b/types.h @@ -0,0 +1,108 @@ +/** + * @file types.h + * @brief 统一的数据类型定义文件 + * @note 集中管理所有结构体定义，提高代码可维护性和一致性 + */ + +#ifndef TYPES_H +#define TYPES_H + +#include +#include "config.h" + +// 核心数据结构 + +/** + * @brief 学生信息结构体 + * @note 包含学生的基本信息、课程和成绩数据 + */ +typedef struct { + char studentID[MAX_ID_LENGTH]; // 学号 + char name[MAX_NAME_LENGTH]; // 姓名 + int age; // 年龄 + char gender; // 性别 ('M'/'F') + char courses[MAX_COURSES][MAX_COURSE_NAME_LENGTH]; // 课程名称 + float scores[MAX_COURSES]; // 各科成绩 + int courseCount; // 课程数量 + float totalScore; // 总分 + float averageScore; // 平均分 +} Student; + +/** + * @brief 用户信息结构体 + * @note 包含用户登录信息和权限设置 + */ +typedef struct { + char username[MAX_USERNAME_LENGTH]; + char password[MAX_PASSWORD_LENGTH]; + bool isAdmin; // 是否为管理员 +} User; + +// 统计分析相关结构体 + +/** + * @brief 课程统计结构体 + * @note 包含单门课程的统计信息 + */ +typedef struct { + int studentCount; + float maxScore; + float minScore; + float totalScore; + float averageScore; + float passRate; +} CourseStats; + +/** + * @brief 分数分布结构体 + * @note 按分数段统计学生人数分布 + */ +typedef struct { + int excellent; // 90-100分 + int good; // 80-89分 + int medium; // 70-79分 + int pass; // 60-69分 + int fail; // 0-59分 +} ScoreDistribution; + +/** + * @brief 学生排名结构体 + * @note 用于学生排名功能 + */ +typedef struct { + int studentIndex; + float averageScore; + float totalScore; +} StudentRank; + +/** + * @brief 总体统计结构体 + * @note 包含系统整体的统计信息 + */ +typedef struct { + int totalStudents; + int maleCount; + int femaleCount; + float averageAge; + float highestAverage; + float lowestAverage; + float overallAverageScore; + float standardDeviation; + int totalCourses; + float averageCoursesPerStudent; +} OverallStats; + +/** + * @brief 统计缓存结构体 + * @note 用于缓存统计计算结果，提高性能 + */ +typedef struct { + bool isValid; // 缓存是否有效 + OverallStats overallStats; // 总体统计缓存 + ScoreDistribution scoreDistribution; // 分数分布缓存 + StudentRank rankings[MAX_STUDENTS]; // 排名缓存 + int lastStudentCount; // 上次缓存时的学生数量 + unsigned long lastDataHash; // 数据哈希值，用于检测数据变化 +} StatisticsCache; + +#endif // TYPES_H \ No newline at end of file diff --git a/user_manage.h b/user_manage.h index 686c911..7e9c8c5 100644 --- a/user_manage.h +++ b/user_manage.h @@ -1,15 +1,110 @@ +/** + * @file user_manage.h + * @brief 用户管理实现文件 + * @note 实现用户认证和管理功能函数声明 + */ + #ifndef USER_MANAGE_H #define USER_MANAGE_H #include "config.h" -// 用户认证与管理相关函数 -int loginSystem(); // 处理用户登录 -void loadUsersFromFile(); // 从文件加载用户数据 -void saveUsersToFile(); // 将用户数据保存到文件 -void addUserAccount(); // 增加用户 -void deleteUserAccount(); // 删除用户 -void modifyUserPassword(); // 修改用户密码 -void viewAllUsers(); // 查看所有用户 +/** + * @brief 处理用户登录 + * @details 提供用户登录验证功能，验证用户名和密码的正确性 + * 登录成功后设置当前用户信息和管理员权限 + * @return int 登录成功返回1，失败返回0 + * @note 登录过程： + * 1. 获取用户输入的用户名和密码 + * 2. 遍历用户数组进行验证 + * 3. 验证成功则设置currentUser和isCurrentUserAdmin + * @note 设置的全局变量： + * - currentUser: 当前登录用户名 + * - isCurrentUserAdmin: 当前用户是否为管理员 + */ +int loginSystem(); + +/** + * @brief 从文件加载用户数据 + * @details 从USERS_FILE文件中读取用户数据到内存 + * 如果文件不存在，则创建默认的管理员和普通用户账户 + * @note 文件格式：每行格式为 "username:password:isAdmin" + * 其中isAdmin为1表示管理员，0表示普通用户 + * @note 默认账户： + * - 管理员：用户名admin，密码123456 + * - 普通用户：用户名teacher，密码password + * @warning 如果文件格式错误，可能导致数据加载不完整 + */ +void loadUsersFromFile(); + +/** + * @brief 将用户数据保存到文件 + * @details 将内存中的用户数据写入到USERS_FILE文件中 + * 采用文本格式存储，每个用户占一行 + * @note 文件格式：每行格式为 "username:password:isAdmin" + * 其中isAdmin为1表示管理员，0表示普通用户 + * @warning 如果文件无法打开，将显示错误信息 + */ +void saveUsersToFile(); + +/** + * @brief 增加用户账户 + * @details 提供交互式界面添加新的用户账户 + * 包括用户名唯一性检查、密码设置和用户类型选择 + * @note 添加流程： + * 1. 检查用户数量是否达到上限 + * 2. 输入新用户名并检查唯一性 + * 3. 设置密码 + * 4. 选择用户类型（普通用户/管理员） + * 5. 保存到文件并更新数据修改标志 + * @warning 如果用户数量已达MAX_USERS上限，将拒绝添加 + * @warning 如果用户名已存在，将拒绝添加 + */ +void addUserAccount(); + +/** + * @brief 删除用户账户 + * @details 提供交互式界面删除指定的用户账户 + * 包含安全检查，防止删除当前登录用户和最后一个用户 + * @note 删除限制： + * - 不能删除当前登录的用户 + * - 系统至少需要保留一个用户账户 + * @note 删除过程： + * 1. 输入要删除的用户名 + * 2. 进行安全检查 + * 3. 查找用户并删除 + * 4. 重新排列用户数组 + * 5. 保存到文件并更新数据修改标志 + * @warning 删除操作不可逆，请谨慎操作 + */ +void deleteUserAccount(); + +/** + * @brief 修改用户密码 + * @details 提供交互式界面修改指定用户的密码 + * 管理员可以修改任何用户的密码 + * @note 修改流程： + * 1. 输入要修改密码的用户名 + * 2. 查找用户是否存在 + * 3. 输入新密码 + * 4. 更新用户密码 + * 5. 保存到文件并更新数据修改标志 + * @warning 密码修改后立即生效，用户需要使用新密码登录 + */ +void modifyUserPassword(); + +/** + * @brief 查看所有用户 + * @details 显示系统中所有用户的信息列表 + * 包括用户名、用户类型和当前登录状态 + * @note 显示内容： + * - 用户名 + * - 用户类型（管理员/普通用户） + * - 状态（标识当前登录用户） + * - 总用户数统计 + * @note 表格格式显示，便于查看和管理 + * @warning 如果没有用户数据，将显示警告信息 + */ +void viewAllUsers(); #endif // USER_MANAGE_H \ No newline at end of file diff --git a/validation.h b/validation.h index 4d4a80f..81b3bed 100644 --- a/validation.h +++ b/validation.h @@ -10,10 +10,52 @@ #include // 数据验证函数 -bool isValidScore(float score); // 验证成绩是否有效 -bool isValidStudentId(const char* id); // 验证学号是否有效 -bool isValidName(const char* name); // 验证姓名是否有效 -bool isValidGender(char gender); // 验证性别是否有效 -bool isValidAge(int age); // 验证年龄是否有效 + +/** + * @brief 验证成绩是否有效 + * @details 检查成绩是否在有效范围内（0-100分） + * @param score 要验证的成绩值 + * @return 如果成绩有效返回true，否则返回false + * @note 有效成绩范围为0.0到100.0（包含边界值） + */ +bool isValidScore(float score); + +/** + * @brief 验证学号是否有效 + * @details 检查学号格式是否符合要求：非空且长度在合理范围内 + * @param id 要验证的学号字符串 + * @return 如果学号有效返回true，否则返回false + * @note 学号不能为空，长度必须在1到MAX_ID_LENGTH之间 + * @warning 如果id为NULL，返回false + */ +bool isValidStudentId(const char* id); + +/** + * @brief 验证姓名是否有效 + * @details 检查姓名格式是否符合要求：非空且长度在合理范围内 + * @param name 要验证的姓名字符串 + * @return 如果姓名有效返回true，否则返回false + * @note 姓名不能为空，长度必须在1到MAX_NAME_LENGTH之间 + * @warning 如果name为NULL，返回false + */ +bool isValidName(const char* name); + +/** + * @brief 验证性别是否有效 + * @details 检查性别是否为'M'（男）或'F'（女） + * @param gender 要验证的性别字符 + * @return 如果性别有效返回true，否则返回false + * @note 只接受'M'或'F'两个值 + */ +bool isValidGender(char gender); + +/** + * @brief 验证年龄是否有效 + * @details 检查年龄是否在合理范围内 + * @param age 要验证的年龄值 + * @return 如果年龄有效返回true，否则返回false + * @note 有效年龄范围为MIN_AGE到MAX_AGE（包含边界值） + */ +bool isValidAge(int age); #endif // VALIDATION_H \ No newline at end of file