python打造学生系统_10分钟教你用Python打造学生成绩管理系统

前言

大家好，这学期上了Python这门课，然后结课的时候老师要求做一个这样的学生管理系统。自己按照老师的要求写了一下，今天就把这个小程序分享出来吧供Python新手小朋友学习

1 总体构思

其实类似这类信息管理系统之类的程序，核心还是和数据打交道吧，包括增删查改，读取、展示、保存等。

在数据结构上，我依然用了老师给定的数据结构，即：

score1 = { "姓名":"张三丰",

"学号":"U19990001",

"作业" : [80, 64, 67, 20],

"测验" : [75, 75],

"实验" : [78, 57] ,

"分数" : 0

}

没有增加新的字段比如排名之类的。这样做的主要是考虑到排名、平均成绩等均可以由上述结构中的信息计算出来，而且也可以避免因为一个某个成绩变动，导致一系列的数据需要重新计算。毕竟，数据存储得越多，维护起来的难度就越大，特别是一些关联密切的数据更是如此。

在存储在结构上，我采用了Python中常用的列表作为此程序的“数据库”，因为列表操作起来还是非常方便的。此外，因为这里涉及到一个排名的问题，所以我制定了一个原则：在列表中的所有数据实体都是按照成绩高低进行排序的，即整个存储信息的列表由始至终都是有序的。这样就解决了排名的问题，至于如何实现的，后续我会进行阐述。

运行环境：采用的是Windows 10 x64位操作系统+anaconda(Python3.7)+Spyder，默认情况下即可运行，不需要安装其他库。

2 程序说明

这一节我将介绍一下该程序相应的功能以及相应的代码实现。在此之前先介绍我自己设定的一些规则：

计算成绩时取小数点后三位。

排名根据[分数、作业平均、测验平均、实验平均]的优先级比较。不存在排名相同的情况。如果这4项指标都相同，emmm应该不会有这么巧的事情。

文件保存和读取时，采取CSV格式的数据文件。文件头遵循：['序号','姓名','学号','分数','排名','作业1','作业2','作业3','作业4', '测验1', '测验2', '实验1', '实验2']这种格式。

2.0 主界面

整个程序的主界面如下，哈哈，拥有直男审美的我实在是没有办法进一步美化了。

在整个程序的交互中，为了更好提高提示信息的辨识度，我规定了几种颜色：

蓝色提示内容表示需要用户输入相关信息。

红色表示系统执行指令的结果，比如成功，失败等等。

正常的黑色表示系统菜单显示啊，查询结果的输出等。

2.1 添加学生信息

在添加学生信息中，在实现了手动添加信息的基础上，我又增加了从文件中导入信息的功能。不过在添加信息这块，我做了一个约束：添加学生信息时，如果系统中已经存在该学生的学号，则不能重复添加。两种方式都遵循该原则，以保证学号的唯一性。

手动添加学生信息

从文件中添加学生信息

在添加学生信息时，因为前面说了列表里面的数据需要保持有序性，所以我采取了插入排序的方式进行添加，核心的代码如下：

# 根据优先级[分数、作业平均、测验平均、实验平均]比较s1是否优于s2

def cmp_student(s1, s2):

if s1["分数"] != s2["分数"]:

return s1["分数"] > s2["分数"]

else:

if np.mean(s1["作业"]) != np.mean(s2["作业"]):

return np.mean(s1["作业"]) > np.mean(s2["作业"])

else:

if np.mean(s1["测验"]) != np.mean(s2["测验"]):

return np.mean(s1["测验"]) > np.mean(s2["测验"])

else:

return np.mean(s1["实验"]) > np.mean(s2["实验"])

# 根据分数大小，将学生信息插入到列表中，插入排序

def add_to_list(stu, stu_list):

if len(stu_list):

if cmp_student(stu, stu_list[0]): # 比第一名还优秀

stu_list.insert(0,stu)

elif not cmp_student(stu, stu_list[-1]): # 比最后一名还差

stu_list.append(stu)

else:

for i in range(len(stu_list)-1):

if (not cmp_student(stu, stu_list[i])) and (cmp_student(stu, stu_list[i+1])):

stu_list.insert(i+1, stu)

return

else:

stu_list.append(stu)

手动添加时，逐个输入学生的信息，最后按照分数插入到相应的位置，注意的是，需要保证在输入成绩时确保获取的是数字，否则提示错误需要用户重新输入：

# 输入一个数字

def input_number(information):

while True:

try:

print("\033[34m",end='')

number = input(information)

print("\033[0m",end='')

if type(eval(number)) == float or type(eval(number)) == int:

return float(number)

except :

print('\033[1;31m',end='')

print("输入有误，请输入一个数字！")

print('\033[0m',end='')

注：类似print("\033[34m",end='')这类语句是控制输出的字体颜色的。下同

从文件中添加时，系统提供了默认文件的选项，直接回车则默认从data_file目录下的学生成绩信息.csv文件导入，因为有些用户是懒得输入文件名的。需要注意的是，导入的文件中，允许成绩选项缺失，如果缺失了，则利用其它成绩重新计算得出。但其它必要信息不能缺失：

# 从文件添加学生信息

# 需要遵循格式：['序号','姓名','学号','分数','排名','作业1','作业2','作业3','作业4', '测验1', '测验2', '实验1', '实验2']

def add_from_file(stu_list):

print("\033[34m",end='')

fn = input("请输入文件路径(例如: C:/a.csv, 直接回车则默认为[./data_file/学生成绩信息.csv]) >> ")

print("\033[0m",end='')

file_path = './data_file/'+'学生成绩信息.csv' # 默认选项

if fn != '':

file_path = fn

n = 0

n_du = 0

with open(file_path) as csvfile:

csv_reader = csv.reader(csvfile) # 使用csv.reader读取csvfile中的文件

next(csv_reader) # 跳过文件头

for row in csv_reader: # 读取数据

if find_student_uid(row[2], stu_list) != -INF: # 如果存在学号相同，则不添加

n_du = n_du + 1

continue

work = [float(x) for x in row[5:9]] #转化作业成绩

test = [float(x) for x in row[9:11]] #转化测验成绩

experiment = [float(x) for x in row[11:]] #转化实验成绩

score = 0

if row[3] == '':

score = calc_score(work, test, experiment) # 考虑到成绩位置为空的情况，重新计算成绩。

else:

score = float(row[3])

stu_info = {'姓名':row[1], '学号':row[2], '作业':work,

'测验':test, '实验': experiment, '分数':score}

add_to_list(stu_info,stu_list) #将字典数据添加到列表中，插入排序。

n = n + 1

print('\033[1;31m')

print("从文件["+file_path+"]添加信息成功！共添加 "+str(n)+" 条信息，跳过 "+str(n_du)+" 条重复信息！")

print('\033[0m')

return stu_list

2.2 修改学生信息

这一块比较简单，找到学生信息后，输入相应信息然后修改。大部分都是提示输入的语句。

修改学生信息

不过需要注意的是，修改了相应的作业、实验等成绩后，需要更新学生的分数，同时重新计算学生的排名，将该生挪到列表的相应位置上。具体做法在我的代码实现中比较简单，先将该生从列表中移除，重新计算分数后再按照插入排序的思路放进列表即可。这样速度可能会快一些。因为变动信息的只有一个学生，如果再次对整个列表进行排序可能会造成比较大的开销。

2.3 删除学生信息

这一块也相对来说比较简单，找到学生后，如果确认删除，则直接删除该学生即可。删除后其他学生的次序依然是有序的，无需再做调整。

2.4 查找学生信息

查找学生相关信息是通过学号遍历列表进行搜寻，找到后输出学生的相关信息。

找到学生的信息输出

不过我在此基础上，对学生成绩进行了简单的统计，并通过图表的方式进行呈现。能够让老师或学生更直观地看到各科成绩的详细内容，找出自己的优势与不足，便于下次努力改进。(不过这里因为想把两个图拼在一个图上，因为不熟悉操作做了好久~)

bar1_colors = ['#7199cf','#4fc4aa','#e1a7a2']

labels = np.array(['作业1','作业2','作业3','作业4','测验1','测验2','实验1','实验2'])

name=['作业','测验','实验']

# 统计学生成绩等信息

def statistics_student(stu):

#=======自己设置开始============

#标签

#数据个数

dataLenth = len(stu["作业"])+len(stu["测验"])+len(stu["实验"])

#数据

all_scores = stu["作业"] + stu["测验"] + stu["实验"]

data = np.array(all_scores)

average_score=[np.mean(stu["作业"]),np.mean(stu["测验"]),np.mean(stu["实验"])]

#========自己设置结束============

angles = np.linspace(0, 2*np.pi, dataLenth, endpoint=False)

data = np.concatenate((data, [data[0]])) # 闭合 # #将数据结合起来

angles = np.concatenate((angles, [angles[0]])) # 闭合

fig = plt.figure(figsize=(8, 4.2), dpi=80)

ax = fig.add_subplot(121, polar=True)# polar参数！！121代表总行数总列数位置

ax.plot(angles, data, 'bo-', linewidth=1)# 画线四个参数为x,y,标记和颜色，闲的宽度

ax.fill(angles, data, facecolor='r', alpha=0.1)# 填充颜色和透明度

ax.set_thetagrids(angles * 180/np.pi, labels, fontproperties='SimHei')

ax.set_title("{} 详细成绩雷达图".format(stu["姓名"]),fontproperties='SimHei',weight='bold', size='medium', position=(0.5, 1.11),

horizontalalignment='center', verticalalignment='center')

ax.set_rlim(0,100)

ax.grid(True)

xticks = np.arange(len(average_score)) #生成x轴每个元素的位置

ax=fig.add_subplot(133)

ax.set_xticklabels(name, fontproperties='SimHei')

ax.set_xticks(xticks) #设置x轴上每个标签的具体位置

ax.set_ylim([0, 100]) # 设置y轴范围

ax.bar(xticks,average_score,color=bar1_colors)

ax.set_title("{} 平均成绩柱状图".format(stu["姓名"]),fontproperties='SimHei')

plt.show()

2.5 打印全体学生成绩信息

这一个功能实现也蛮简单，遍历学生列表，然后调用打印函数逐个进行打印输出即可，这里输出单个学生信息的时候就没有输出统计图的信息了。主要是考虑到人数过多时，输出图的话，可能会导致速度过慢，影响体验。输出完成后会简单统计一下一共有几个人。

打印全体学生的信息

2.6 课程成绩统计

在统计成绩这个模块中，由于数据在列表中已经是有序的了，所以最高分最低分，中位数的获取都比较容易。而平均分也可以很快得出。(其实我觉得，程序的整体结构和思路做好以后，功能模块的实现就方便得多了。)

课程成绩统计

同样地，在这里我也做了一个图形的统计，利用柱状图展示了各个分数段的人数，方便老师快速了解成绩的分布情况。然后利用了饼状图分析了及格人数/不及格人数的比例，因为在这里不及格的人数为0，所以整块都是及格的蓝色。

画图的代码如下(有了上一张图的经验，这张就好多了)：

## 绘制统计试图

def print_statistics_view(stu_list):

##### 数据设置

range_number = [0,0,0,0,0] #各分数段人数

type_number = [0,0] # 各类型人数[及格,不及格,缺考]

for stu in stu_list:

count_type(stu, type_number)

count_range(stu, range_number)

#### 开始绘图

fig = plt.figure(figsize=(8, 4), dpi=85) #整体图的标题

colors = ['#7199cf', '#4fc4aa', '#00BFFF', '#FF7F50', '#BDB76B']

#①在121位置上添加柱图，通过fig.add_subplot()加入子图

ax = fig.add_subplot(121)

ax.set_title('各分数段人数统计', fontproperties='SimHei') #子图标题

xticks = np.arange(len(range_number)) #生成x轴每个元素的位置

bar_width = 0.5 #定义柱状图每个柱的宽度

#设置x轴标签

score_range = ['[0,60)','[60,70)','[70,80)','[80,90)','[90,100]']

ax.set_xticklabels(score_range)

ax.set_xticks(xticks) #设置x轴上每个标签的具体位置

#设置y轴的标签

ax.set_ylabel('人数', fontproperties='SimHei')

ax.bar(xticks, range_number, width=bar_width, color=colors, edgecolor='none') #设置柱的边缘为透明

#②在122位置加入饼图

ax = fig.add_subplot(122)

ax.set_title('及格\不及格占比')

# 生成同时包含名称和速度的标签

type_labels = ['及格','不及格']

pie_labels = ['{}:{}人'.format(type_name, number) for type_name, number in zip(type_labels, type_number)]

# 画饼状图，并指定标签和对应颜色

#解决汉字乱码问题

matplotlib.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] #使用指定的汉字字体类型(此处为黑体)

ax.pie(type_number, labels=pie_labels, colors=colors, autopct='%1.2f%%')

ax.axis('equal') #保证饼图不变形

plt.show()

2.7 保存学生信息到文件中

在保存到文件时，默认保存到程序目录下的data_file目录里面，用户可以手动输入文件名，也可以直接回车使用默认选项(防止用户懒得输入这么麻烦的东西_)。

保存信息到文件

# 文件头

STUDENT_LABEL = ['序号','姓名','学号','分数','排名','作业1','作业2','作业3','作业4', '测验1', '测验2', '实验1', '实验2']

FILE_DIR = './data_file/' #保存文件的目录，默认为当前文件下的data_file目录

# save to file保存到文件

def save_to_file(stu_list):

print("\033[34m",end='')

fn = input("请输入文件名(例如: a.csv, 直接回车则默认为[学生成绩信息.csv]) >> ")

print('\033[0m',end='')

if fn == '': # 默认选项

fn = '学生成绩信息.csv'

elif len(fn) < 5: # 该用户没有输入后缀名

fn = fn + '.csv'

elif fn[-4:] != '.csv': # 该用户没有输入后缀名

fn = fn + '.csv'

all_values = []

for index, stu in enumerate(stu_list):

'''

一个stu字典实体序列化成我们想要的格式，便于保存到文件

index为保存到文件后该实体的序号，与list的序号对应

'''

stu_value = [index, stu['姓名'], stu['学号'], stu['分数'], index+1]

stu_value = stu_value + stu['作业'] + stu['测验'] + stu['实验']

all_values.append(stu_value)

with open(FILE_DIR+fn,'w+',newline='') as f:

writer = csv.writer(f)#创建一个csv的写入器

writer.writerow(STUDENT_LABEL)#写入标签

writer.writerows(all_values) #写入样本数据

f.close()

print('\033[1;31m')

print("保存信息到["+FILE_DIR+fn+"]成功！")

print('\033[0m')

用户输入自定义的文件名后，由于保存的是CSV格式的文件，因此需要简单修正一下用户输入的文件名(因为有时候可能没有输入后缀名之类的。)，然后再读取列表的数据，保存到文件中，如下：

保存到文件中的信息

可以看到，由于列表的数据始终是有序的，因此排名与序号是对应的。

2.8 从文件中读取学生信息

从文件读取信息时，遵循的格式和保存的格式是一致的。与从文件中添加信息不同的是，该功能读取文件中所有的信息添加进一个新的列表，然后丢弃系统原有的列表，使用读取文件生成的新列表。

从文件读取学生信息

同时，从文件读取信息时，也允许分数项缺失，如果缺失，则重新计算后存入列表中去。导入文件也提供了默认的文件：

# 从文件导入信息

# 需要遵循格式：['序号','姓名','学号','分数','排名','作业1','作业2','作业3','作业4', '测验1', '测验2', '实验1', '实验2']

def load_from_file():

print("\033[34m",end='')

fn = input("请输入文件路径(例如: C:/a.csv, 直接回车则默认为[./data_file/学生成绩信息.csv]) >> ")

print('\033[0m',end='')

file_path = FILE_DIR+'学生成绩信息.csv' # 默认选项

if fn != '':

file_path = fn

stu_list = []

n = 0

with open(file_path) as csvfile:

csv_reader = csv.reader(csvfile) # 使用csv.reader读取csvfile中的文件

next(csv_reader) # 跳过文件头

for row in csv_reader: # 读取数据

work = [float(x) for x in row[5:9]] #转化作业成绩

test = [float(x) for x in row[9:11]] #转化测验成绩

experiment = [float(x) for x in row[11:]] #转化实验成绩

score = 0

if row[3] == '':

score = calc_score(work, test, experiment) # 考虑到成绩位置为空的情况，重新计算成绩。

else:

score = float(row[3])

stu_info = {'姓名':row[1], '学号':row[2], '作业':work,

'测验':test, '实验': experiment, '分数':score}

stu_list.append(stu_info) #

n = n + 1

# 如果读取的是本程序输出的，按理说不用排序

# 但也可能是从其他文件读入的数据，所以还是得做一下排序。

stu_list.sort(key=lambda d:(d["分数"],np.mean(d["作业"]),np.mean(d["测验"]),np.mean(d["实验"])), reverse = True) # 排好序

print('\033[1;31m')

print("从文件["+file_path+"]导入成功！共 "+str(n)+" 条信息！")

print('\033[0m')

return stu_list

2.9 退出

在退出的时候，我做了一个小提示，提示用户是否保存当前数据到文件中去。因为有时候如果不提醒用户的话，用户可能由于疏忽而忘记了保存到文件，一旦退出程序则数据就丢失了。

退出提示是否保存数据到文件

3 小结

这个程序断断续续写了好久，主要是想把这个作业给做的完善一些。尽管这是一个小小的project，但是如果能充分考虑各方面的因素，功能上做到尽可能完美，程序上尽可能做到健壮，也是一件并不简单的事情。

当然了，一些元素都是基于我自己个人的简单思考而设计实现的需求，并没有做过相关实际的调研问询，所可能会存在不合理的地方，希望各位读者嘴下留情。​