javaSE1001/day01/src/com/inmind/s_test_03/StudentManager.java

package com.inmind.s_test_03;

import java.util.*;

/**
 * 学生管理系统
 * 演示List、Set集合的使用，以及Comparator和Collections工具类的应用
 */
public class StudentManager {
    public static final String COURSE_JAVA = "Java编程";
    // 存储学生列表（使用List允许重复添加检测和有序访问）
    private List<Student> students;
    // 存储所有可选课程（使用Set确保课程不重复）
    private Set<String> allCourses;

    /**
     * 构造方法，初始化集合
     */
    public StudentManager() {
        students = new ArrayList<Student>(); // 初始化学生列表
        allCourses = new HashSet<String>(); // 初始化课程集合
        initData(); // 初始化测试数据
    }

    /**
     * 初始化测试数据
     */
    private void initData() {
        // 添加课程
        allCourses.add(COURSE_JAVA);
        allCourses.add("数据结构");
        allCourses.add("计算机网络");
        allCourses.add("数据库原理");
        allCourses.add("操作系统");

        // 添加学生1
        Student s1 = new Student("2023001", "张三", 20);
        s1.addCourse("Java编程");
        s1.addCourse("数据结构");
        s1.setScore(85.5);
        students.add(s1);

        // 添加学生2
        Student s2 = new Student("2023002", "李四", 21);
        s2.addCourse("Java编程");
        s2.addCourse("数据库原理");
        s2.setScore(92.0);
        students.add(s2);

        // 添加学生3
        Student s3 = new Student("2023003", "王五", 19);
        s3.addCourse("计算机网络");
        s3.addCourse("操作系统");
        s3.setScore(78.5);
        students.add(s3);

        // 添加学生4
        Student s4 = new Student("2023004", "赵六", 20);
        s4.addCourse("数据结构");
        s4.addCourse("数据库原理");
        s4.setScore(88.0);
        students.add(s4);
    }

    /**
     * 添加学生
     * @param student 要添加的学生对象
     * @return 添加成功返回true，已存在返回false
     */
    public boolean addStudent(Student student) {
        // 检查学生是否已存在（依赖Student类重写的equals方法）
        if (!students.contains(student)) {
            students.add(student);
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 显示所有学生信息
     */
    public void showAllStudents() {
        System.out.println("\n===== 所有学生信息 =====");
        // 使用增强for循环遍历学生列表
        for (Student student : students) {
            System.out.println(student);
        }
    }

    /**
     * 按条件排序并显示学生信息
     * @param comparator 比较器，定义排序规则
     * @param sortType 排序类型描述，用于输出显示
     */
    public void sortAndShowStudents(Comparator<Student> comparator, String sortType) {
        // 创建列表副本进行排序，避免修改原列表顺序
        List<Student> sortedList = new ArrayList<Student>(students);
        // 使用Collections工具类进行排序
        Collections.sort(sortedList, comparator);
        
        System.out.println("\n===== 按" + sortType + "排序的学生信息 =====");
        // 遍历排序后的列表
        for (Student student : sortedList) {
            System.out.println(student);
        }
    }

    /**
     * 根据学号查找学生
     * @param id 要查找的学号
     * @return 找到的学生对象，未找到返回null
     */
    public Student findStudentById(String id) {
        // 创建列表副本并按学号排序（二分查找需要有序列表）
        List<Student> sortedById = new ArrayList<Student>(students);
        Collections.sort(sortedById, StudentComparator.byIdAsc());
        
        // 使用Collections的binarySearch进行二分查找
        int index = Collections.binarySearch(sortedById, 
                new Student(id, "", 0), // 临时创建用于比较的学生对象
                StudentComparator.byIdAsc()); // 使用学号比较器
        
        // 索引>=0表示找到，返回对应学生对象
        return index >= 0 ? sortedById.get(index) : null;
    }

    /**
     * 获取选修某门课程的所有学生
     * @param course 课程名称
     * @return 选修该课程的学生集合
     */
    public Set<Student> getStudentsByCourse(String course) {
        Set<Student> result = new HashSet<Student>();
        // 遍历所有学生
        for (Student student : students) {
            // 检查学生是否选修了该课程
            if (student.getCourses().contains(course)) {
                result.add(student);
            }
        }
        return result;
    }

    /**
     * 计算学生平均年龄
     * @return 平均年龄
     */
    public double getAverageAge() {
        if (students.isEmpty()) { // 学生列表为空时返回0
            return 0;
        }
        
        int totalAge = 0;
        // 遍历所有学生，累加年龄
        for (Student student : students) {
            totalAge += student.getAge();
        }
        // 计算并返回平均年龄
        return (double) totalAge / students.size();
    }

    /**
     * 主方法，演示系统功能
     * @param args 命令行参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 创建学生管理系统实例
        StudentManager manager = new StudentManager();
        
        // 显示所有学生
        manager.showAllStudents();
        
        // 按不同条件排序并显示
        manager.sortAndShowStudents(StudentComparator.byIdAsc(), "学号升序");
        manager.sortAndShowStudents(StudentComparator.byNameAsc(), "姓名升序");
        manager.sortAndShowStudents(StudentComparator.byScoreDesc(), "成绩降序");
        manager.sortAndShowStudents(StudentComparator.byScoreDescAndNameAsc(), "成绩降序+姓名升序");
        manager.sortAndShowStudents(StudentComparator.byAgeAsc(), "年龄升序");
        
        // 查找指定学号的学生
        String searchId = "2023002";
        Student found = manager.findStudentById(searchId);
        System.out.println("\n查找学号为" + searchId + "的学生: " + 
                (found != null ? found.getName() : "未找到"));
        
        // 查找选修特定课程的学生
        String course = "Java编程";
        Set<Student> javaStudents = manager.getStudentsByCourse(course);
        System.out.println("\n选修" + course + "的学生有" + javaStudents.size() + "人:");
        // 使用迭代器遍历Set集合
        Iterator<Student> iterator = javaStudents.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Student student = iterator.next();
            System.out.println(student.getName());
        }
        
        // 统计并显示平均年龄
        System.out.println("\n学生平均年龄: " + String.format("%.1f", manager.getAverageAge()));
        
        // 添加新学生
        Student newStudent = new Student("2023005", "钱七", 22);
        newStudent.addCourse("操作系统");
        newStudent.setScore(90.5);
        boolean added = manager.addStudent(newStudent);
        System.out.println("\n添加新学生" + newStudent.getName() + ": " + (added ? "成功" : "失败（已存在）"));
        
        // 再次显示所有学生，验证新学生是否添加成功
        manager.showAllStudents();
    }
}