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第5章结构化程序设计二——设计学生成绩统计器二
本章的项目所实现的功能同第4章的项目相类似，都是实现一个用于学生成绩统计的程序。但是，在本项目中，系统功能通过循环结构和switch分支结构来实现学生成绩统计的功能。通过本项目的学习和实践，可以掌握通过循环结构，解决一些必须通过重复工作来完成的问题。
5.1项目案例功能介绍
每门课程考试完成之后，任课教师要对考试成绩进行汇总、分析，成绩的汇总是分析的基础。假设全班人数为已知的，所需要统计的信息主要涉及全班的最高分、最低分、0~59区间分数的人数及其所占的比例、60~69区间分数的人数及其所占的比例、70~79区间分数的人数及其所占的比例、80~89区间分数的人数及其所占的比例、90~100区间分数的人数及其所占的比例。
本项目采用控制台程序，实现依次接收每个同学的成绩，最后输出上述汇总信息。
5.2项目设计思路
在本项目中，项目设计思路包括以下步骤。
(1) 项目分析与算法流程设计。
(2) 程序代码设计。
(3) 系统运行与效果测试。
5.3关键技术
5.3.1循环结构
程序设计中的循环结构，是指在程序中从某处开始有规律地反复执行某一语句块的结构，并把重复执行的语句块称为循环体。
循环结构是一种常见的基本结构。循环结构按其循环体是否有嵌套从属的子循环结构，可分为单循环结构和多重循环结构。
循环结构可以在很大程度上简化程序设计，并解决采用其他结构而不易解决的问题。例如，计算1+2+3+…+100的和，采用顺序结构来解决非常不便。若采用循环结构来编写这种程序，就相当简单，只需要几条语句即可。C#中提供了4种类型的循环结构，分别适用于不同的情形。
5.3.2while语句与do…while语句
while语句和do…while语句用于循环次数不固定时，相当高效、简洁。
1. while语句
while语句的一般语法格式为：
while(条件表达式)
{
循环体;
}
说明： while语句在执行时，首先判定条件表达式的值。如果while后面括号中的条件表达式的值为true，即执行循环体，
然后再回到while语句的开始处，再判定while后面括号中的表达式的值是否为true，只要表达式一直为true，那么就重复执行循环体，直到while后面括号中的条件表达式的值为false时，才退出循环，并执行下一条语句。
while语句的程序流程图如图51所示。
2. do…while语句
do…while语句与while语句功能相似，但和while语句不同的是，do…while语句的判定条件在后面，这和while语句不同。do…while循环不论条件表达式的值是什么，do…while循环都至少要执行一次。do…while语句的一般语法格式如下。
do
{
循环体;
}
while(条件表达式);
说明： 当循环执行到do语句后，先执行循环体语句； 执行完循环体语句后，再对while语句括号中的条件表达式进行判定。若表达式的值为true，则转向do语句继续执行循环体语句； 若表达式的值为false，则退出循环，执行程序的下一条语句。
do…while语句的程序执行流程图如图52所示。
图51while循环结构
图52do…while循环结构
5.3.3for循环语句和foreach语句
for语句和foreach语句都是固定循环次数的循环语句。
1. for语句
for语句是一种功能强大的循环语句，它比while语句和do…while语句更为灵活。它的一般语法格式为：
for(表达式1;表达式2;表达式3)
{
循环体;
}
for语句的执行过程如下。
图53for循环结构
(1) 首先计算表达式1的值。
(2) 判定表达式2的值，若其值为true，则执行循环体中的语句，然后求表达式3的值； 若表达式2的值为false，则转而执行步骤(4)。
(3) 返回步骤(2)。
(4) 结束循环，执行程序的下一条语句。
for语句的程序执行流程图如图53所示。
2. foreach语句
foreach语句是C#中新增加的循环语句，它对于处理数组及集合等数据类型特别简便。foreach语句用于列举集合中的每一个元素，并且通过执行循环体对每一个元素进行操作。foreach语句只能对集合中的元素进行循环操作。foreach语句的一般语法格式如下。
foreach(数据类型 标识符 in 表达式)
{
循环体;
}
说明： foreach语句中的循环变量是由数据类型和标识符声明的，循环变量在整个foreach语句范围内有效。在foreach语句执行过程中，循环变量就代表当前循环所执行的集合中的元素。每执行一次循环体，循环变量就依次将集合中的一个元素带入其中，直到把集合中的元素处理完毕，跳出foreach循环，转而执行程序的下一条语句。
5.4项目实践
5.4.1项目分析与算法流程设计
由前面所述的项目功能介绍可知，本项目包含以下几部分基本功能。
(1) 接收全班人数。
(2) 依次接收班级每个学生的成绩。
(3) 每接收一个成绩，依据要求进行统计汇总。
由此，可以得到问题的解决思路。该思路如下所述。
(1) 初始化统计信息各个变量。
(2) 接收班级学生人数nStudents。
(3) 初始化已统计成绩的学生人数为i=1。
(4) 判定i<=nStudents，若判定式的值为true，则执行(5)； 若判定式的值为false，则执行(9)
(5) 接收下一个成绩。
(6) 比较以前得到的最高、最低成绩与当前接收的成绩的大小关系，并修正统计信息。同时修正各区间成绩的统计信息。
(7) 已统计成绩的学生人数i自增。
(8) 执行(5)。
(9) 格式化输出统计信息。
程序的主流程图如图54所示。
图54程序主流程图
其中，修正统计信息的执行策略如下。
(1) 最高成绩修正： 将接收得到的成绩temp_score与之前的统计值max_score比较，如果temp_score>max_score，则将新接收的成绩作为目前为止所有接收成绩中的最高值。
(2) 最低成绩修正： 将接收得到的成绩temp_score与之前的统计值min_score比较，如果temp_score<min_score，则将新接收的成绩作为目前为止所有接收成绩中的最低值。
(3) 各区间人数修正： 依次判定所接收的成绩在哪个区间范围内，然后将对应的区间统计值加1。
5.4.2程序代码设计
具体程序代码设计如下。
1. 代码设计
根据项目的描述，可在代码编辑器中完成如下代码的添加。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace Score
{
class Program
{
static void Main(string［］ args)
{
int nStudents; //定义变量，用于统计学生的人数
int temp_score; //定义变量，接收每次输入的成绩
//定义最大成绩与最小成绩
int max_score = 0, min_score = 0;
//统计成绩各区间内的成绩人数
int score_0_59 = 0, score_60_69 = 0, score_70_79 = 0,
score_80_89 = 0, score_90_100 = 0;
Console.WriteLine("--------学生成绩统计----------");
//接收全班人数
Console.WriteLine("请输入班级人数： nStudents = ");
string s = Console.ReadLine();
nStudents = Int32.Parse(s);
//接收并处理成绩
for (int i = 1; i <= nStudents; i++)
{
//接收成绩
Console.WriteLine("请输入第{0:d}个学生的成绩", i);
temp_score = Int32.Parse(Console.ReadLine());
//修改最高与最低成绩
if (i == 1)
{
max_score = temp_score;
min_score = temp_score;
}
else
{
if (max_score < temp_score)
max_score = temp_score;
if (min_score > temp_score)
min_score = temp_score;
}
//接收成绩所在区间的人数
int temp = temp_score / 10;
switch (temp)
{
case 10:
case 9:
Console.WriteLine("优秀"); //成绩优秀
score_90_100++;
break;
case 8:
Console.WriteLine("良好"); //成绩良好
score_80_89++;
break;
case 7:
Console.WriteLine("中等"); //成绩中等
score_70_79++;
break;
case 6:
Console.WriteLine("及格"); //成绩及格
score_70_79++;
break;
default:
Console.WriteLine("不及格"); //成绩不及格
score_0_59++;
break;
}
}
//统计信息输出
Console.WriteLine("--------学生成绩统计信息输出----------");
Console.WriteLine("全班共{0:d}人，其中最高成绩{1:f2}," +
"最低成绩{2:f2}", nStudents, max_score, min_score);
Console.WriteLine("成绩区间90~100的人数有{0:d}人，" +
"所占比例为： {1:f2}%", score_90_100, score_90_100 * 100 / nStudents);
Console.WriteLine("成绩区间80~89的人数有{0:d}人，" +
"所占比例为： {1:f2}%", score_80_89, score_80_89 * 100 / nStudents);
Console.WriteLine("成绩区间70~79的人数有{0:d}人，" +
"所占比例为： {1:f2}%", score_70_79, score_70_79 * 100 / nStudents);
Console.WriteLine("成绩区间60~69的人数有{0:d}人，" +
"所占比例为： {1:f2}%", score_60_69, score_60_69 * 100 / nStudents);
Console.WriteLine("成绩区间0~59的人数有{0:d}人，" +
"所占比例为： {1:f2}%", score_0_59, score_0_59 * 100 / nStudents);
Console.ReadLine();
}
}
}
2. 代码分析
(1) 本项目的基本设计思想是依次接收成绩，每接收一个学生成绩后，紧接着做相关的统计、汇总工作。
(2) 对于每次成绩统计、汇总工作而言，其基本操作流程是相同的，因此可以将成绩处理作为一个循环体来处理。
(3) 程序中使用了一个for循环结构，其循环次数控制是通过计数器i来实现的。
(4) 程序中使用了一个switch分支结构，使得程序结构更为清晰，增加了程序的可读性。
5.4.3系统运行
系统运行之后，依据相关提示信息，输入学生的人数及其相应成绩，其运行结果如图55所示。
图55学生成绩统计的运行结果
5.5小结
在C#中提供了4种循环结构语句： for语句、while语句、do…while语句和foreach语句。
对于不同的实际运用，可以灵活选择不同的循环语句加以运用。对于for语句而言，一般用于循环次数明确的情况下； 而while与do…while语句则常常用于循环次数未知的情况下； while与for语句均为“预判定”或“预测试”语句，即在循环体执行前，首先进行是否满足循环的判定，然后才真正执行循环； 而do…while循环则是“后循环”或“后测试”循环，即首先执行一次循环体，然后判定循环是否能够继续进行下去，如可以继续进行，则再次执行循环体； foreach语句则是用于数组或集合元素中。
在所有的循环语句中，都应确保避免“死循环”的发生，这种情况的发生通常是由于循环条件的永久成立而引起的。一种有效控制循环进行的策略就是跳转语句的应用。C#中提供了goto语句、continue语句、break语句和return语句来完成程序控制权的转移。
5.6练一练
(1) 分别用for、while、do…while语句编写程序，求出100之内的自然数之和。
(2) 编写程序，要求输出如图56所示的图形。
图56程序运行结果