第 2 周 Day 5-6：综合小游戏 —— 学生成绩管理系统

第 2 周 Day 5-6：综合小游戏 ------ 学生成绩管理系统

学习主题：综合运用函数、类、属性与方法，完成一个命令行交互小项目

建议时长：4～5 小时（分两天完成）

学习目标：能把数据建模为类，用 List 管理多个对象，通过 while 循环实现菜单交互，独立完成一个可运行的控制台程序

一、适合读者与学习目标

本文适合正在学习 Kotlin 的初学者，已经完成第 2 周 Day 1-4 的内容（函数、默认参数、lambda、class、属性与方法）。

通过本文，你将：

把"函数"和"类"的知识整合到一个实际项目中
学会用 while 循环 + when 分支构建命令行菜单
学会用 MutableList 管理多个对象的增删改查
体验从零搭建一个完整控制台程序的全过程
复习前两周的核心语法：变量、条件判断、循环、函数、类

阅读前需要你已经：

能定义类并声明属性和方法
了解 List 和 MutableList 的基本用法
理解 if / when 条件判断和 for / while 循环

二、为什么学这个

单学语法容易忘。当你把 val / var、if / when、List、函数、class 写进同一个程序时，这些知识点才会真正"串"起来，变成你能随时调用的技能。

这个小游戏麻雀虽小但五脏俱全------有数据结构设计、有用户交互、有增删改查------是很多真实应用（后台管理系统、终端工具、信息管理 App）的微缩版。

学完今天的内容，你就有能力独立写一个命令行工具了。

三、项目设计

3.1 功能清单

我们要做一个"学生成绩管理系统"，在命令行中运行，支持以下操作：

编号	功能	说明
1	添加学生	输入姓名和三科成绩
2	查看全部学生	列表展示所有学生信息
3	查找学生	按姓名搜索某个学生
4	删除学生	按姓名删除一个学生
5	统计信息	显示平均分、最高分、最低分
6	退出系统	结束程序

3.2 类的设计

整个程序只需要一个核心类------Student：

kotlin 复制代码

data class Student(
    val name: String,       // 姓名
    val math: Int,          // 数学成绩
    val english: Int,       // 英语成绩
    val kotlin: Int         // Kotlin 成绩
) {
    // 计算属性：总分
    val total: Int
        get() = math + english + kotlin

    // 计算属性：平均分（保留一位小数）
    val average: Double
        get() = total / 3.0

    // 判断是否及格（三科都 ≥ 60）
    val isPassed: Boolean
        get() = math >= 60 && english >= 60 && kotlin >= 60
}

说明：

使用 data class 而不是普通 class，因为 data class 自动生成 toString()，打印对象时能直接看到内容，方便调试
total、average、isPassed 是计算属性，随成绩变化自动更新
average 使用 total / 3.0 而非 total / 3，3.0 确保结果是 Double 类型

四、完整代码（分模块讲解）

4.1 数据层 ------ Student 类

kotlin 复制代码

// Student.kt --- 数据模型

data class Student(
    val name: String,
    val math: Int,
    val english: Int,
    val kotlin: Int
) {
    val total: Int
        get() = math + english + kotlin

    val average: Double
        get() = total / 3.0

    val isPassed: Boolean
        get() = math >= 60 && english >= 60 && kotlin >= 60

    // 格式化输出单行信息
    fun toRow(): String {
        val status = if (isPassed) "✅ 通过" else "❌ 未通过"
        return "%-8s | 数学:%-3d | 英语:%-3d | Kotlin:%-3d | 总分:%-3d | 均分:%-5.1f | %s"
            .format(name, math, english, kotlin, total, average, status)
    }
}

说明：

toRow() 用 String.format() 对齐输出，%-8s 表示左对齐占 8 个字符宽度，%-3d 表示左对齐占 3 位整数
%-5.1f 表示占 5 位宽度、保留 1 位小数的浮点数
format 是 Kotlin 中字符串的格式化方法，和 Java 的 String.format 用法一致

4.2 业务层 ------ 学生管理逻辑

kotlin 复制代码

// StudentManager.kt --- 管理学生列表的所有操作

class StudentManager {
    private val students = mutableListOf<Student>()

    // 添加学生
    fun addStudent(name: String, math: Int, english: Int, kotlin: Int) {
        if (name.isBlank()) {
            println("⚠️ 姓名不能为空")
            return
        }
        if (students.any { it.name == name }) {
            println("⚠️ 学生 $name 已存在，请勿重复添加")
            return
        }
        students.add(Student(name, math, english, kotlin))
        println("✅ 学生 $name 添加成功")
    }

    // 查看全部学生
    fun listAll() {
        if (students.isEmpty()) {
            println("📭 暂无学生数据")
            return
        }
        println("\n========== 学生列表（共 ${students.size} 人）==========")
        students.forEach { println(it.toRow()) }
        println("=".repeat(60))
    }

    // 按姓名查找
    fun findByName(name: String): Student? {
        return students.find { it.name == name }
    }

    // 搜索（支持模糊匹配）
    fun search(keyword: String) {
        val result = students.filter { it.name.contains(keyword, ignoreCase = true) }
        if (result.isEmpty()) {
            println("🔍 未找到姓名包含「$keyword」的学生")
            return
        }
        println("\n🔍 搜索「$keyword」的结果（共 ${result.size} 人）：")
        result.forEach { println(it.toRow()) }
    }

    // 删除学生
    fun removeStudent(name: String) {
        val removed = students.removeAll { it.name == name }
        if (removed) {
            println("✅ 学生 $name 已删除")
        } else {
            println("⚠️ 未找到学生 $name")
        }
    }

    // 统计信息
    fun showStats() {
        if (students.isEmpty()) {
            println("📭 暂无学生数据，无法统计")
            return
        }
        val avgTotal = students.map { it.total }.average()
        val maxStudent = students.maxByOrNull { it.total }
        val minStudent = students.minByOrNull { it.total }
        val passedCount = students.count { it.isPassed }
        val failCount = students.size - passedCount

        println("\n========== 成绩统计 ==========")
        println("学生总数：${students.size}")
        println("通过人数：$passedCount 人")
        println("未通过人数：$failCount 人")
        println("全班总分平均：%.1f".format(avgTotal))
        maxStudent?.let {
            println("最高分：${it.name}（总分 ${it.total}）")
        }
        minStudent?.let {
            println("最低分：${it.name}（总分 ${it.total}）")
        }
        println("=".repeat(30))
    }

    // 预置示例数据（方便测试）
    fun initSampleData() {
        addStudent("张三", 85, 72, 90)
        addStudent("李四", 58, 60, 45)
        addStudent("王五", 92, 88, 95)
        addStudent("赵六", 70, 65, 68)
    }
}

说明：

MutableList<Student> 用 private 修饰，外部不能直接操作列表，只能通过提供的方法操作------这是封装的体现
students.any { it.name == name } 用 lambda 表达式检查是否已存在同名学生，it 代表列表中的每个元素
findByName 返回 Student?，可空类型。返回值可能是 Student 也可能是 null
search 用 filter 做模糊匹配，contains 的 ignoreCase = true 表示忽略大小写
showStats 中 students.map { it.total } 把学生列表转换成总分列表，再用 .average() 求均值
maxByOrNull / minByOrNull 找到总分最高/最低的学生，结果可能为 null（列表为空时）

4.3 交互层 ------ 命令行菜单

kotlin 复制代码

// Main.kt --- 程序入口 + 菜单交互

fun main() {
    val manager = StudentManager()
    manager.initSampleData()   // 预置几条测试数据

    var running = true

    while (running) {
        printMenu()
        print("请输入操作编号：")
        val choice = readlnOrNull()?.trim() ?: ""

        when (choice) {
            "1" -> {
                // 添加学生
                print("姓名：")
                val name = readlnOrNull()?.trim() ?: ""
                print("数学成绩：")
                val math = readlnOrNull()?.toIntOrNull() ?: 0
                print("英语成绩：")
                val english = readlnOrNull()?.toIntOrNull() ?: 0
                print("Kotlin 成绩：")
                val kotlin = readlnOrNull()?.toIntOrNull() ?: 0
                manager.addStudent(name, math, english, kotlin)
            }

            "2" -> manager.listAll()

            "3" -> {
                print("请输入要查找的关键词：")
                val keyword = readlnOrNull()?.trim() ?: ""
                manager.search(keyword)
            }

            "4" -> {
                print("请输入要删除的学生姓名：")
                val name = readlnOrNull()?.trim() ?: ""
                manager.removeStudent(name)
            }

            "5" -> manager.showStats()

            "6" -> {
                println("👋 感谢使用，再见！")
                running = false
            }

            else -> println("⚠️ 无效操作，请输入 1～6 之间的数字")
        }

        if (running) {
            println("\n按回车键继续......")
            readlnOrNull()
        }
    }
}

fun printMenu() {
    println(
        """
        
        ╔══════════════════════════╗
        ║   学生成绩管理系统 v1.0   ║
        ╠══════════════════════════╣
        ║  1. 添加学生             ║
        ║  2. 查看全部学生         ║
        ║  3. 查找学生             ║
        ║  4. 删除学生             ║
        ║  5. 统计信息             ║
        ║  6. 退出系统             ║
        ╚══════════════════════════╝
        """.trimIndent()
    )
}

说明：

while (running) 是程序的主循环，只要 running 为 true 就不断显示菜单并处理用户输入
readlnOrNull() 安全地读取用户输入，当输入流结束时返回 null。用 ?: "" 确保空输入不会导致程序崩溃
toIntOrNull() 把字符串转为 Int，转换失败时返回 null。用 ?: 0 设置默认值为 0
when 表达式根据用户输入的数字分发到不同操作，比多个 if-else 更清晰
printMenu() 用 trimIndent() 去除多行字符串的前导空格，让菜单排版整齐
每次操作后 按回车键继续 暂停一下，防止屏幕滚动太快看不清结果

4.4 运行效果

复制代码

╔══════════════════════════╗
║   学生成绩管理系统 v1.0   ║
╠══════════════════════════╣
║  1. 添加学生             ║
║  2. 查看全部学生         ║
║  3. 查找学生             ║
║  4. 删除学生             ║
║  5. 统计信息             ║
║  6. 退出系统             ║
╚══════════════════════════╝

请输入操作编号：2

========== 学生列表（共 4 人）==========
张三      | 数学:85  | 英语:72  | Kotlin:90  | 总分:247 | 均分:82.3  | ✅ 通过
李四      | 数学:58  | 英语:60  | Kotlin:45  | 总分:163 | 均分:54.3  | ❌ 未通过
王五      | 数学:92  | 英语:88  | Kotlin:95  | 总分:275 | 均分:91.7  | ✅ 通过
赵六      | 数学:70  | 英语:65  | Kotlin:68  | 总分:203 | 均分:67.7  | ✅ 通过
============================================================

请输入操作编号：5

========== 成绩统计 ==========
学生总数：4
通过人数：3 人
未通过人数：1 人
全班总分平均：222.0
最高分：王五（总分 275）
最低分：李四（总分 163）
==============================

五、代码结构总览

复制代码

项目文件结构（三个文件在同一个包下）：

StudentManager.kt    ← 数据模型 Student（data class）
                     ← 管理逻辑 StudentManager（增删改查）

Main.kt              ← main 函数 + 菜单打印 + 交互循环

实际编写时，可以把 Student 和 StudentManager 放在同一个文件里，也可以分两个文件。Main.kt 单独一个文件。

六、常见错误

6.1 直接操作列表而不是通过方法

kotlin 复制代码

val manager = StudentManager()
manager.students.add(Student("测试", 100, 100, 100))   // ❌ students 是 private，外部不可访问

解决： 使用 manager.addStudent("测试", 100, 100, 100)。封装要求外部通过公开方法操作数据，而不是直接碰内部列表。

6.2 读取输入时忘记处理空值

kotlin 复制代码

val name = readln()   // ❌ 输入流结束时可能抛异常

解决： 使用 readlnOrNull()?.trim() ?: ""，安全兜底。

6.3 成绩输入后忘记转 Int

kotlin 复制代码

val math = readlnOrNull()   // ❌ 类型是 String?，不能直接赋给 Int 参数
manager.addStudent(name, math, english, kotlin)

解决： 用 readlnOrNull()?.toIntOrNull() ?: 0，读取 → 转换 → 兜底，一条链搞定。

6.4 while 循环写成死循环

kotlin 复制代码

while (true) {   // ❌ 没有出口
    // ...
}

解决： 用 var running = true + while (running)，退出时设置 running = false。

6.5 data class 中把计算属性放到构造函数里

kotlin 复制代码

data class Student(
    val name: String,
    val math: Int,
    val total: Int = math + english + kotlin   // ❌ 构造函数参数之间不能相互引用
)

解决： 把 total 定义为计算属性 val total get() = math + english + kotlin，放在类体内而不是构造函数中。

七、练习任务

基础任务（必做）

手敲完整代码并运行

新建一个 Kotlin 项目，把第四节的三个模块代码完整输入，运行并测试所有 6 个菜单功能
添加"修改成绩"功能

在菜单中新增第 7 个选项：输入学生姓名，然后输入新的三科成绩，更新该学生的成绩

（提示：给 StudentManager 增加一个 updateScore 方法）
添加按总分排序功能

在菜单中新增第 8 个选项：按总分从高到低显示所有学生

（提示：使用 students.sortedByDescending { it.total }）

进阶任务（选做）

成绩验证

在添加和修改学生时，检查每科成绩是否在 0～100 之间，超出范围给出提示并拒绝操作
导出成绩报告

新增一个功能：将所有学生信息和统计结果写入一个 .txt 文件

（提示：用 File("report.txt").writeText(content)）
用 enum 表示等级

增加一个枚举类 Grade，根据平均分判定等级：
- A：≥ 90
- B：≥ 80
- C：≥ 70
- D：≥ 60
- F：< 60
  在 Student 类中增加 val grade 计算属性

八、阶段小项目

不满足于成绩管理系统？Try 下面两个方向，任意选一个实现：

方向 A：简单银行账户系统

text 复制代码

需求：
- Account 类：账户名、余额、账户类型（储蓄/信用）
- 功能：存款、取款（不能透支）、转账、查看流水
- 菜单交互与成绩管理系统类似

方向 B：图书借阅管理

text 复制代码

需求：
- Book 类：书名、作者、是否已借出
- 功能：添加图书、借书、还书、查看可借图书列表、按书名搜索
- 菜单交互与成绩管理系统类似

两个方向的核心骨架和成绩管理系统完全一致------都是 数据类 + MutableList + while + when。你能完成成绩管理系统，就一定能完成这两个。

九、今日总结

知识点	在项目中的体现
类与属性	`Student` data class，包含 name、成绩属性
计算属性	`total`、`average`、`isPassed` 由 getter 动态计算
方法	`StudentManager` 中的 add / remove / search / showStats
封装	`students` 列表设为 private，通过公开方法访问
Lambda 表达式	`students.any { }`、`students.filter { }`、`students.map { }`
空安全	`findByName` 返回 `Student?`，`readlnOrNull()` 处理空输入
while 循环	主菜单循环 `while (running)`
when 分支	菜单选项分发 `when (choice)`
MutableList	`students.add()`、`students.removeAll()` 动态增删

自测清单：

完整输入三段代码并成功运行
测试了全部 6 个菜单功能，结果正确
能解释 data class 和普通 class 在使用上的区别
理解为什么 students 用 private 修饰
知道 readlnOrNull()?.toIntOrNull() ?: 0 每一步的作用
能解释 students.map { it.total }.average() 的执行过程
至少完成了 1 个进阶任务或 1 个阶段小项目方向
代码运行无编译错误

本次项目你用到的前两周知识清单：

复制代码

✅ val / var          ------ Student 属性声明
✅ if / when          ------ 菜单分发、成绩判断
✅ List / forEach     ------ 学生列表遍历
✅ String? / 空安全   ------ readlnOrNull、findByName 返回类型
✅ fun / 默认参数     ------ printMenu、addStudent
✅ lambda             ------ filter { }、any { }、map { }
✅ class / 属性 / 方法 ------ Student、StudentManager
✅ init 块概念        ------ （在 Manager 的 initSampleData 中有体现）

十、下一步建议

第 2 周课程到此结束！你已经完成了 Kotlin 语言基础中最核心的"函数与类"阶段。

Day 7 是复习日，建议：

把这两周写的代码从头回顾一遍（变量 → 条件 → 循环 → 列表 → 函数 → 类 → 综合项目）
找一个小需求，尝试自己不查资料写出来（比如"一个简单的待办事项列表"）
把综合小游戏 Stage 上的项目推送到 GitHub，作为学习记录

下一阶段（第 3～4 周）将进入 Kotlin 进阶主题：继承、接口、抽象类、泛型、集合操作等。基础打扎实了，进阶的路会顺畅很多。