python期末实训-学生成绩管理系统

python+tkinter+matplotlib学生管理系统

一.需求分析

  1. 读取学生成绩的excel表格到数据库中
  2. 将学生成绩导出到excel文件中
  3. 学生成绩单增删改查与展示
  4. 学生成绩按学号搜索和按姓名模糊搜素
  5. 展示班级学生的整体成绩情况
  6. 导出每位学生的成绩分析图
  7. 将程序打包成exe

二.系统设计

  1. 将表格数据读取进数据库函数excel_mysql
  2. 录入学生信息模块PyMySQLUtils
  3. 起始登录页面StartMenu
  4. 教师注册页面TeacherRegsiter
  5. 教师登录页面TeacherLogin
  6. 教师操作页面TeacherMenu
  7. 教师可以对学生成绩进行增删改查,对学生的某一列属性进行升序或降序排序
  8. 教师可以查看班级的平均分总体情况图表
  9. 教师可以导出每个同学的成绩分析

python期末实训-学生成绩管理系统_第1张图片

三.程序运行的依赖

import tkinter 	
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pymysql
from tkinter import *
from tkinter import ttk
import tkinter.font as tkFont
import tkinter.messagebox as messagebox
import pandas as pd
import xlwt
from pypinyin import pinyin, Style
import warnings
from PIL import Image,ImageTk
warnings.filterwarnings("ignore",category=DeprecationWarning)
  • tkinter负责GUI图形界面
  • matplotlib.pyplot负责可视化图形的绘画
  • numpy用于创建可视化图形的x轴和y轴标签
  • pymysql用于连接数据库
  • ttk有高级的列表GUI
  • tkinter.font设置字体
  • tkinter.messagebox设置提示框
  • pandas用于将excel数据读入 不使用xlrd是因为这个库需要指定版本,兼容性差
  • xlwt用于将数据写出到excel表格中
  • pypinyin可以将汉字转换为拼音,为了按姓名进行排序,默认的排序是按中文的unicode编码进行排序
  • warnings让用户有更好的体验,程序使用了一些过时的函数
  • Image,ImageTk用于制作界面的图标
  • 最后使用了pyinstaller打包 Pyinstaller -F -w -i ic.ico pyMysql.py

四.系统实现

1.从表格中读取数据

def if_exist(pyutils, id):
    sql = "select count(1) from student_score where sid = " + str(id)
    return pyutils.fetchone(sql)
def excel_mysql():
    data = pd.read_excel("student.xls")
    id_dict = {}
    utils = PyMySQLUtils()
    for i in range(data.shape[0]):
        # print(data.loc[i].values.tolist())
        id_dict[data.loc[i].iloc[0]] = data.loc[i].values.tolist()
    for key, val in id_dict.items():
        sid = val[0]
        sname = val[1]
        sdept = val[2]
        Linux = val[3]
        Java = val[4]
        Python = val[5]
        average_score = val[6]
        classmate_score = val[7]
        teacher_score = val[8]
        total_score = val[9]
        if (if_exist(utils, key)[0]):
            utils.execute(
                f"UPDATE student_score SET sname = '{sname}', sdept = '{sdept}', Linux = {Linux}, Java = {Java}, "
                f"Python = {Python}, average_score = {average_score}, classmate_score = {classmate_score}, "
                f"teacher_score = {teacher_score}, total_score = {total_score} WHERE sid = '{sid}'")

        else:
            utils.execute(
                f"INSERT INTO student_score VALUES('{sid}', '{sname}', '{sdept}', {Linux}, {Java}, {Python}, "
                f"{average_score}, {classmate_score}, {teacher_score}, {total_score})")

由于每次运行程序都会从表格中读取数据向数据库插入,为了防止多次插入失败,通过if_exist函数进行判断,不存在进行添加操作,存在进行更新操作

2.列表数据的查询

# 定义储存数据的列表
self.list_sid = []
self.list_sname = []
self.list_sdept = []
self.list_Linux = []
self.list_Java = []
self.list_Python = []
self.list_average_score = []
self.list_classmate_score = []
self.list_teacher_score = []
self.list_total_score = []

# 从数据库获取表格内容
utils = PyMySQLUtils()
results = utils.fetchall("SELECT * FROM student_score")
for row in results:
    self.list_sid.append(row[0])
    self.list_sname.append(row[1])
    self.list_sdept.append(row[2])
    self.list_Linux.append(row[3])
    self.list_Java.append(row[4])
    self.list_Python.append(row[5])
    self.list_average_score.append(row[6])
    self.list_classmate_score.append(row[7])
    self.list_teacher_score.append(row[8])
    self.list_total_score.append(row[9])
utils.close()
  for i in range(min(len(self.list_sid), len(self.list_sname), len(self.list_sdept), len(self.list_Linux),
                           len(self.list_Java), len(self.list_Python), len(self.list_average_score),
                           len(self.list_classmate_score), len(self.list_teacher_score), len(self.list_total_score))):
            self.tree.insert("", i,
                             values=(self.list_sid[i], self.list_sname[i], self.list_sdept[i], self.list_Linux[i],
                                     self.list_Java[i], self.list_Python[i], self.list_average_score[i],
                                     self.list_classmate_score[i], self.list_teacher_score[i],
                                     self.list_total_score[i]))

程序第一次执行时,会对数据库进行查询,将查询到结果放入列表中,然后在对列表中的数据进行遍历,将数据放入到tk的treeview中(也就是tk的表格中)

python期末实训-学生成绩管理系统_第2张图片

3.列表数据的增加

def insert(self):
    if messagebox.askyesnocancel("askyesnocancel", "是否该添加学生成绩信息?"):
        sid = self.var_sid.get()
        sname = self.var_sname.get()
        sdept = self.var_sdept.get()
        Linux = round(float(self.var_Linux.get()), 2)
        Java = round(float(self.var_Java.get()), 2)
        Python = round(float(self.var_Python.get()), 2)
        average_score = round(((Linux + Java + Python) / 3), 2)
        classmate_score = round(float(self.var_classmate_score.get()), 2)
        teacher_score = round(float(self.var_teacher_score.get()), 2)
        total_score = round((average_score * 0.7 + classmate_score * 0.1 + teacher_score * 0.2), 2)
        if sid in self.list_sid:
            messagebox.showwarning("showwarning", "该学生成绩信息已存在!")
        else:
            utils = PyMySQLUtils()
            utils.execute(
                f"INSERT INTO student_score VALUES('{sid}', '{sname}', '{sdept}', {Linux}, {Java}, {Python}, "
                f"{average_score}, {classmate_score}, {teacher_score}, {total_score})")
            utils.close()
            self.list_sid.append(sid)
            self.list_sname.append(sname)
            self.list_sdept.append(sdept)
            self.list_Linux.append(Linux)
            self.list_Java.append(Java)
            self.list_Python.append(Python)
            self.list_average_score.append(average_score)
            self.list_classmate_score.append(classmate_score)
            self.list_teacher_score.append(teacher_score)
            self.list_total_score.append(total_score)
            self.tree.insert('', 'end', values=(sid, sname, sdept, Linux, Java, Python, average_score,
                                                classmate_score, teacher_score, total_score))
            self.tree.update()
            messagebox.showinfo("showinfo", "添加学生成绩信息成功!")

通过输入框获得要添加的数据,判断要添加的学生是否存在,若不存在则对数据库进行update操作,然后对treeview的最后进行添加,将新添加到数据加到tree中

4.列表数据的修改

def update(self):
    if messagebox.askyesnocancel("askyesnocancel", "是否修改该学生成绩信息?"):
        sid = self.var_sid.get()
        sname = self.var_sname.get()
        sdept = self.var_sdept.get()
        Linux = round(float(self.var_Linux.get()), 2)
        Java = round(float(self.var_Java.get()), 2)
        Python = round(float(self.var_Python.get()), 2)
        average_score = round(((Linux + Java + Python) / 3), 2)
        classmate_score = round(float(self.var_classmate_score.get()), 2)
        teacher_score = round(float(self.var_teacher_score.get()), 2)
        total_score = round((average_score * 0.7 + classmate_score * 0.1 + teacher_score * 0.2), 2)
        if sid not in self.list_sid:
            messagebox.showwarning("showwarning", "该学生成绩信息不存在!")
        else:
            utils = PyMySQLUtils()
            utils.execute(
                f"UPDATE student_score SET sname = '{sname}', sdept = '{sdept}', Linux = {Linux}, Java = {Java}, "
                f"Python = {Python}, average_score = {average_score}, classmate_score = {classmate_score}, "
                f"teacher_score = {teacher_score}, total_score = {total_score} WHERE sid = '{sid}'")
            # print(sid)
            sid_index = self.list_sid.index(sid)
            self.list_sname[sid_index] = sname
            self.list_sdept[sid_index] = sdept
            self.list_Linux[sid_index] = Linux
            self.list_Java[sid_index] = Java
            self.list_Python[sid_index] = Python
            self.list_average_score[sid_index] = average_score
            self.list_classmate_score[sid_index] = classmate_score
            self.list_teacher_score[sid_index] = teacher_score
            self.list_total_score[sid_index] = total_score
            self.tree.item(self.tree.get_children()[sid_index], values=(
                sid, sname, sdept, Linux, Java, Python, average_score, classmate_score, teacher_score,
                total_score))
            messagebox.showinfo("showinfo", "修改学生成绩信息成功!")

通过输入框获得学生的信息后,先判断学生是否存在,若存在则对数据库进行修改,然后查看这个id在id_list的第几个位置,因为id在id_list的位下标ndex一定是等于列表数据在tree中的index,通过index就可以实现tree的更新

5.列表数据的删除

def delete(self):
    if messagebox.askyesnocancel("askyesnocancel", "是否删除该学生成绩信息?"):
        sid = self.var_sid.get()
        if sid not in self.list_sid:
            messagebox.showwarning("showwarning", "该学生成绩信息不存在!")
        else:
            utils = PyMySQLUtils()
            utils.execute(f"DELETE FROM student_score WHERE sid = '{sid}'")
            utils.close()
            sid_index = self.list_sid.index(sid)
            del self.list_sid[sid_index]
            del self.list_sname[sid_index]
            del self.list_sdept[sid_index]
            del self.list_Linux[sid_index]
            del self.list_Java[sid_index]
            del self.list_Python[sid_index]
            del self.list_average_score[sid_index]
            del self.list_classmate_score[sid_index]
            del self.list_teacher_score[sid_index]
            del self.list_total_score[sid_index]
            self.tree.delete(self.tree.get_children()[sid_index])
            messagebox.showinfo("showinfo", "删除学生成绩信息成功!")

和修改一样,通过index连接tree和数据库中数据的关系

6.单击选中功能

def tree_click(self, event):
    row = self.tree.identify_row(event.y)
    row_info = self.tree.item(row, 'values')
    if (len(row) == 0):
        return
    self.var_sid.set(row_info[0])
    self.var_sname.set(row_info[1])
    self.var_sdept.set(row_info[2])
    self.var_Linux.set(row_info[3])
    self.var_Java.set(row_info[4])
    self.var_Python.set(row_info[5])
    self.var_classmate_score.set(row_info[7])
    self.var_teacher_score.set(row_info[8])

如果列表的哪一行被点击,那么就会给下方的输入框挨个赋值,实现单机选中

7.搜索框功能

一共两个搜索功能,一个是按照学号精确查询一个是按照姓名模糊查询

精准查询是在学号一栏输入学号,然后单击查询学生成绩,程序会执行回调函数进行查询

python期末实训-学生成绩管理系统_第3张图片

python期末实训-学生成绩管理系统_第4张图片

def select(self):
    if messagebox.askyesnocancel("askyesnocancel", "是否查询该学生成绩信息?"):
        sid = self.var_sid.get()
        if sid not in self.list_sid:
            messagebox.showwarning("showwarning", "该学生成绩信息不存在!")
        else:
            sid_index = self.list_sid.index(sid)
            self.var_sname.set(self.list_sname[sid_index])
            self.var_sdept.set(self.list_sdept[sid_index])
            self.var_Linux.set(self.list_Linux[sid_index])
            self.var_Java.set(self.list_Java[sid_index])
            self.var_Python.set(self.list_Python[sid_index])
            self.var_classmate_score.set(self.list_Python[sid_index])
            self.var_teacher_score.set(self.list_teacher_score[sid_index])
            messagebox.showinfo("showinfo", "查询学生成绩信息成功!")

获得id在数组中的下标,然后通过下标为输入框赋值

模糊查询

python期末实训-学生成绩管理系统_第5张图片

def find(self, x):
    # print(x)
    utils = PyMySQLUtils()
    # print("3self.key_name="+self.key_name)
    results = utils.fetchall("SELECT * FROM student_score where sname like " + "'%" + self.var_find.get() + "%'")
    # print(results)
    for i in range(min(len(self.list_sid), len(self.list_sname), len(self.list_sdept), len(self.list_Linux),
                       len(self.list_Java), len(self.list_Python), len(self.list_average_score),
                       len(self.list_classmate_score), len(self.list_teacher_score), len(self.list_total_score))):
        sid_index = min(len(self.list_sid), len(self.list_sname), len(self.list_sdept), len(self.list_Linux),
                        len(self.list_Java), len(self.list_Python), len(self.list_average_score),
                        len(self.list_classmate_score), len(self.list_teacher_score),
                        len(self.list_total_score)) - 1
        del self.list_sid[sid_index]
        del self.list_sname[sid_index]
        del self.list_sdept[sid_index]
        del self.list_Linux[sid_index]
        del self.list_Java[sid_index]
        del self.list_Python[sid_index]
        del self.list_average_score[sid_index]
        del self.list_classmate_score[sid_index]
        del self.list_teacher_score[sid_index]
        del self.list_total_score[sid_index]
        # print(sid_index)
        self.tree.delete(self.tree.get_children()[sid_index])
    for row in results:
        self.list_sid.append(row[0])
        self.list_sname.append(row[1])
        self.list_sdept.append(row[2])
        self.list_Linux.append(row[3])
        self.list_Java.append(row[4])
        self.list_Python.append(row[5])
        self.list_average_score.append(row[6])
        self.list_classmate_score.append(row[7])
        self.list_teacher_score.append(row[8])
        self.list_total_score.append(row[9])
    utils.close()
    # print("3self.key_name=" + self.key_name)
    # 设置表格内容
    self.flush()

在搜索框中输入内容后回车确定,自动查找符合条件的对象并进行展示。之前的查询都是使用程序运行时的列表进行操作,但是因为这个功能要按条件搜索,所以要对列表重新赋值并展示

8.使列表的每行数据按顺序排列

python期末实训-学生成绩管理系统_第6张图片

按学号

python期末实训-学生成绩管理系统_第7张图片

按分数

def tree_sort_column(self, tv, col, reverse):
    flag=True
    l = [(tv.set(k, col), k) for k in tv.get_children('')]
    # print(l)
    for i in l:
        # print(i[0])
        if not self.is_chinese(i[0]):
            flag = False
    if flag:
        # print("chuchuchuchuchu")
        l.sort(key=lambda keys: [pinyin(i, style=Style.TONE3) for i in keys], reverse=reverse)
    else:
        l.sort(reverse=reverse)


    for index, (val, k) in enumerate(l):
        # 根据排序后索引移动
        tv.move(k, '', index)
    # 重写标题,使之成为再点倒序的标题
    tv.heading(col, command=lambda: self.tree_sort_column(tv, col, not reverse))

汉字的排序需要使用汉字转拼音库,然后在进行排序

9.班级的成绩分析图表

def analyse(self):
    a = 0  # 90分以上数量
    b = 0  # 80-90分以上数量
    c = 0  # 70-80分以上数量
    d = 0  # 60-70分以上数量
    e = 0  # 60分以下数量
    utils=PyMySQLUtils()

    score=utils.fetchall("select average_score from student_score")
    score_max = 0
    score_min = 100
    score_avg = 0
    score_sum = 0
    score = np.array(score)  # 获得分数数据集
    student_no = np.array(utils.fetchall("select sid from student_score"))  # 获得学号数据集
    mean = score.mean()  # 获得分数数据集的平均值
    std = score.std()  # 获得分数数据集的标准差

    # 计算分数总和、各分数区间数量统计
    for i in range(0, len(score)):
        score0 = int(score[i])

        # print(student_no[i],score0)
        score_sum = score_sum + score0  # 计算分数之和,为求平均数做准备

        # 计算最大值
        if score0 > score_max:
            score_max = score0

        # 计算最小值
        if score0 < score_min:
            score_min = score0

        if score0 >= 90:  # 统计90分以上数量
            a = a + 1
        elif score0 >= 80:  # 统计80分以上数量
            b = b + 1
        elif score0 >= 70:  # 统计70分以上数量
            c = c + 1
        elif score0 >= 60:  # 统计60分以上数量
            d = d + 1
        else:  # 统计60分以下数量
            e = e + 1

    score_avg = score_sum / len(score)  # 平均分
    scores = [a, b, c, d, e]  # 分数区间统计

    # 柱形图柱形的宽度
    bar_width = 0.3

    # 设定X轴:前两个数字是x轴的起止范围,第三个数字表示步长,步长设定得越小,画出来的正态分布曲线越平滑
    x = np.arange(0, 100, 1)

    # 设定Y轴,正态分布函数
    y = self.normfun(x, mean, std)

    # 设定柱状图x轴、Y轴数组
    x3 = np.arange(3)
    y3 = np.array([score_avg, score_max, score_min])

    plt.subplot(321)
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    plt.title('分数分布(5档)')
    plt.plot(x, y)
    plt.hist(score, bins=5, rwidth=0.9, density=True)
    plt.xlabel('分数')
    plt.ylabel('概率')

    # 绘制分数数据集的正态分布曲线和直方图(10分档)
    plt.subplot(322)
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    plt.title('分数分布(10档)')
    plt.plot(x, y)
    plt.hist(score, bins=10, rwidth=0.9, density=True)
    plt.xlabel('分数')
    plt.ylabel('概论')

    # 绘制柱形图
    plt.subplot(325)
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    plt.title('分数统计')
    plt.bar(x3, y3, tick_label=['平均分', '最高分', '最低分'], width=bar_width)

    # 绘制饼状图
    plt.subplot(326)
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    plt.title('分数段饼图')
    plt.pie(scores, labels=['90分以上', '80-90分', '70-80分', '60-70分', '60分以下'])
    # 输出四幅图

    plt.savefig('analyse.png')
    # 解决覆盖bug
    plt.close()
    win = Toplevel()
    win.iconbitmap('analyseico.ico')
    # win.wm_iconbitmap('analyseico.ico')
    image = Image.open('analyse.png')
    img1 = ImageTk.PhotoImage(image)
    a = Label(win, image=img1).pack()
    win.mainloop()

统计班级的平均分情况,绘制四张图片并展示到Toplevel中,并设置图标。

python期末实训-学生成绩管理系统_第8张图片

10.导出每个学生的成绩分析图表

python期末实训-学生成绩管理系统_第9张图片

方便每位同学直到自己和平均分的差距

python期末实训-学生成绩管理系统_第10张图片

展示了四科比较关键的课和平均分

def get_avg(self)->list:
    utils=PyMySQLUtils()
    linux_sum=utils.fetchone("select SUM(LINUX) FROM student_score ")
    # print(linux_sum)
    java_sum=utils.fetchone("select SUM(JAVA) FROM student_score ")
    python_avg=utils.fetchone("select SUM(python) FROM student_score ")
    avg_avg=utils.fetchone("select SUM(AVERAGE_SCORE) FROM student_score ")
    total_avg=utils.fetchone("select SUM(TOTAL_SCORE) FROM student_score ")
    size=utils.fetchone("select count(1) FROM student_score ")
    utils.close()
    return [linux_sum[0]/size[0],java_sum[0]/size[0],python_avg[0]/size[0],avg_avg[0]/size[0],total_avg[0]/size[0]]

def analyse_stu(self):
    utils=PyMySQLUtils()
    avg_score=self.get_avg()
    plt.rcParams["font.sans-serif"] = ["SimHei"]  # 设置字体
    plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False  # 正常显示负号
    for i in range(len(self.list_sid)):
        stu_score=utils.fetchone("select linux,java,python,average_score,total_score fROm student_score where sid="+self.list_sid[i])

        labels = ['Linux', 'Java', 'Python', 'Average', 'total']


        x = np.arange(len(labels))  # the label locations
        width = 0.35  # the width of the bars

        fig, ax = plt.subplots()
        rects1 = ax.bar(x - width / 2, stu_score, width, label='学生成绩')
        rects2 = ax.bar(x + width / 2, avg_score, width, label='平均成绩')

        # Add some text for labels, title and custom x-axis tick labels, etc.
        ax.set_ylabel('Scores')

        ax.set_title(self.list_sname[i] + "成绩分析")
        ax.set_xticks(x)
        ax.set_xticklabels(labels)
        ax.legend()
        plt.ylim((0, 100))
        # plt.show()
        plt.savefig("./img/{}.png".format(str(self.list_sid[i])+self.list_sname[i]))
        plt.close()

    messagebox.showinfo("showinfo", "成功导出所有学生成绩分析表")

获得平均分和每个学生的单独成绩,组合成每人独特的图表,便于观察

11.程序的打包

推荐使用anaconda新建一个打包环境,会减少占用的内存

image-20231203025015776

用我之前使用过的打包环境

python期末实训-学生成绩管理系统_第11张图片

  • activate -name(虚拟环境名字)(进入到该虚拟环境中)

image-20231203025222306

切换盘符到要打包的目录下,要先到根目录才行,直接cd无响应

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输入 Pyinstaller -F -w -i ic.ico pyMysql.py

python期末实训-学生成绩管理系统_第13张图片

image-20231203025829572

最后在目录下有个dist文件夹,里面就是打包好的exe文件

5程序注意事项

直接打开exe可能会报错

python期末实训-学生成绩管理系统_第14张图片

可能是文件的结构出现了问题,可执行文件同级目录必须同时存在

  1. 学生的成绩表
  2. 软件的图标文件,文件分析的tu’b
  3. img文件夹 用于学生成绩分析图的导出

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