<think>根据题目要求，我们需要实现一个学生成绩管理系统，并且通过菜单驱动用户操作。我们将使用一维数组来存储学号和成绩，并通过函数来实现各个功能。注意：最多不超过30人，具体人数由键盘输入。我们将定义以下函数：1.input_record:录入每个学生的学号和考试成绩2.calculate_total_average:计算课程的总分和平均分3.sort_by_score_desc:按成绩由高到低排序（名次表）4.sort_by_number_asc:按学号由小到大排序（成绩表）5.search_by_number:按学号查询学生排名及其考试成绩（注意：排名是按成绩从高到低排序后的名次）6.statistic_analysis:统计每个类别的人数及百分比7.list_record:输出每个学生的学号、考试成绩（这里要求输出总分和平均分，但注意每个学生的总分和平均分？实际上应该是课程的总分和平均分，但每个学生只有一门课的成绩，所以每个学生输出学号、成绩，最后输出课程总分和平均分？但是第7条要求是输出每个学生的学号、考试成绩、课程总分和平均分。这里注意：每个学生的学号和考试成绩是独立的，而课程总分和平均分是全班的总分和平均分，所以每个学生输出时，总分和平均分是全班的值，所以每个学生输出的总分和平均分是一样的。但这样输出重复了，所以可以这样：先列出每个学生的学号和成绩，然后在最后输出课程总分和平均分。题目要求输出每个学生，所以我们可以这样：每个学生一行，输出学号、成绩，然后最后输出总分和平均分。或者按照题目要求，每个学生输出学号、成绩、总分、平均分，那么总分和平均分对于每个学生都是相同的。我们按照题目要求输出。但是注意，题目要求用一维数组作为函数参数。我们将使用两个一维数组：一个存储学号，一个存储成绩。另外，由于有菜单，我们需要一个主循环，根据用户输入执行不同的操作。由于排序后可能会改变原始顺序，但题目要求的功能中，排序后输出名次表，按学号排序输出成绩表，查询时要求按学号查询排名（排名是按成绩排序后的名次），所以我们需要考虑是否保存原始顺序？或者每次操作都基于原始数据？但是注意，按学号查询排名，这个排名应该是按成绩排序后的名次。因此，我们可以这样：-在输入数据后，我们保存原始数据（两个数组：学号数组和成绩数组）-当进行排序操作时，我们可以不改变原始数据，而是对副本进行排序。或者改变原始数据？题目要求排序后排出名次表，但没有要求改变原始存储顺序。所以我们可以这样：排序操作只用于输出，不改变原始存储顺序。但是查询操作需要知道按成绩排序后的名次，因此我们需要在查询时按成绩排序，然后找到该学号对应的成绩，再在排序后的数组中找到其位置（即名次）。或者，我们可以在每次成绩排序后记录下名次，但这样就需要额外的数组来存储名次。考虑到简单性，我们可以在执行排序操作时，输出排序结果，但不改变原始数据（即原始数据保持不变）。在查询操作时，我们重新按成绩排序（或者使用之前排序好的？）然后找到该学生的排名。但是这样效率较低，因为每次查询都要排序。另一种方法是，在输入数据后，我们维护一个按成绩排序的数组（或索引数组）和一个按学号排序的数组（或索引数组）。但这样会增加复杂度。由于学生数量最多30人，排序的开销很小，我们可以每次查询时按成绩排序，然后查找该学号对应的成绩在排序后的位置。具体实现思路：我们将使用两个全局数组（或者通过参数传递）来存储学号和成绩，然后在各个函数中操作。但是，题目要求模块化设计，我们将使用结构化的方式，不推荐全局变量。因此，我们将在主函数中定义数组，然后通过参数传递给各个函数。另外，注意菜单循环，直到用户选择0退出。步骤：1.定义数组：学号数组（long类型，因为学号可能很长）和成绩数组（float或int，这里用float可以允许小数，但题目没有说明，我们用int也可以，但题目要求是考试成绩，整数即可，所以我们用int）。2.在输入选项之前，我们需要知道当前是否已经录入了数据。所以我们需要一个标志来记录数据是否录入。或者，在每次执行操作前检查，比如除了录入操作，其他操作都需要数据存在。我们设计如下：主循环：显示菜单读取用户选择根据选择调用相应的函数注意：选项1（录入数据）是第一步，其他操作需要先有数据。我们将学生人数n作为全局？不，我们可以在主函数中定义，然后作为参数传递给各个函数。但是有些操作会改变学生人数（只有录入操作），所以我们可以将学生人数n定义为一个变量，在录入时由用户输入，然后录入数据。具体函数设计：1.voidinput_record(longnumbers[],intscores[],int*n);参数：学号数组，成绩数组，以及指向学生人数的指针（因为要改变学生人数）功能：首先输入学生人数（不超过30），然后循环输入每个学生的学号和成绩。2.voidcalculate_total_average(intscores[],intn,int*total,float*average);参数：成绩数组，学生人数，总分的指针，平均分的指针功能：计算总分和平均分，并存储到total和average指向的变量。3.voidsort_by_score_desc(longnumbers[],intscores[],intn);参数：学号数组，成绩数组，学生人数功能：按成绩由高到低排序（降序），同时调整学号数组的顺序（因为成绩和学号要对应）。这里我们使用选择排序或冒泡排序等。注意：排序会改变原始数组。但是题目要求排序后排出名次表，也就是输出排序后的结果。所以这个函数可以输出排序后的名次表。或者，我们在这个函数内部排序并输出，而不改变原始数组？题目没有明确要求是否改变原始数组，但考虑到后续操作（比如按学号排序）应该基于原始数据，所以我们在排序操作时，可以创建一个副本进行排序并输出，不改变原始数据。但是这样会增加内存和复制操作。由于数据量小，我们可以这样做。有两种方式：a)在排序函数内部，对原始数组进行排序，然后输出，这样原始数据顺序被改变。这样后续操作（比如按学号排序）就会基于这个排序后的数组。这不符合要求，因为按学号排序要求按学号升序，它应该基于原始数据（或者重新输入？）所以我们需要保留原始数据。b)在排序函数内，先复制一份数据，然后对复制的数据进行排序，然后输出，这样原始数据不变。我们采用方式b)，因为这样不会破坏原始数据，后续操作可以继续使用原始数据。4.voidsort_by_number_asc(longnumbers[],intscores[],intn);参数：学号数组，成绩数组，学生人数功能：按学号由小到大排序（升序），同样，我们复制一份数据，对复制的数据进行排序并输出，不改变原始数据。5.voidsearch_by_number(longnumbers[],intscores[],intn,longsearch_number);参数：学号数组，成绩数组，学生人数，要查询的学号功能：首先按成绩降序排序（这里同样需要复制数据，因为不能改变原始数据），然后根据学号在排序后的数组中查找该学生的成绩和名次（即索引+1）。但是注意：名次是按成绩排序后的位置，如果成绩相同，则名次相同（并列）。题目没有说明相同成绩的名次处理，但通常相同成绩应该并列，然后下一个名次跳过并列人数。例如：100,99,99,98->名次：1,2,2,4。所以，在按成绩排序后，我们需要处理并列情况：遍历排序后的数组，第一个为第1名，如果下一个成绩相同，则名次相同，否则名次为当前下标+1（注意并列后的名次应该是前面的人数+1）。因此，我们可以在排序后的数组中，先给每个学生一个名次（考虑并列），然后根据学号查找该学生的名次和成绩。6.voidstatistic_analysis(intscores[],intn);参数：成绩数组，学生人数功能：统计各个类别的人数及百分比。7.voidlist_record(longnumbers[],intscores[],intn);参数：学号数组，成绩数组，学生人数功能：输出每个学生的学号、成绩，然后输出课程总分和平均分。另外，我们还需要一个辅助函数：复制数组。但是，由于数据量小，我们在需要排序而不改变原始数组的函数中，临时创建数组副本，排序后使用，然后释放（如果是动态分配）或者使用栈上数组（因为最多30人）。具体实现：由于菜单需要多次操作，所以每次操作我们都使用原始数据。我们开始编写代码，注意注释。注意：按学号查询时，我们需要按成绩排序后的名次，所以我们在search_by_number函数中：步骤：1.复制原始数据（学号和成绩）到一个临时数组。2.对临时数组按成绩降序排序（同时保持学号和成绩对应）。3.计算每个学生在排序后数组中的名次（考虑并列）。4.在原始数组（或排序后的数组？）中查找给定学号对应的学生，但是注意，排序后的数组中学号顺序是打乱的。所以我们需要在排序后的数组中同时记录原始索引？或者我们不需要，因为我们要的是该学生在排序后的位置（名次）和成绩。5.遍历排序后的数组，同时记录当前名次（考虑并列），然后检查每个学生的学号是否等于要查询的学号。如果找到，则输出该名次和成绩。但是，这样在排序后的数组中查找学号，我们只能顺序查找。因为排序后的数组按成绩排序，学号无序。不过学生人数少，顺序查找没问题。另一种思路：在查询函数中，我们不按成绩排序整个数组，而是先找到该学号对应的成绩，然后统计比该成绩高的学生人数（即名次-1），然后名次=比该成绩高的人数+1。但是要注意相同成绩：如果有相同成绩，则名次为比该成绩高的人数+1，并且相同成绩的学生都是这个名次。但是这样计算名次需要知道有多少人成绩相同且比该学生先出现？实际上，我们只需要统计大于该学生成绩的人数，那么该学生的名次就是大于该成绩的人数+1，然后相同成绩的学生都拥有相同的名次（即比该成绩高的人数+1）。但是这样计算出的名次可能和排序后分配的名次一致。例如：成绩：100,90,90,80，查询学号为A（成绩90）的学生：大于90的人数为1（100），所以名次为2（即1+1），而另一个90的学生也是名次2。因此，我们可以这样：1.通过学号在原始数组中找到该学生的成绩（假设为scoreX）。2.遍历整个成绩数组，统计成绩大于scoreX的人数（count）。3.该学生的名次为count+1。4.同时，我们也可以输出成绩。但是，这样我们就避免了排序。而且效率更高（O(n)）。所以我们可以这样实现查询函数。所以，我们不需要在查询函数中排序。只需要两次遍历：一次找学号对应的成绩，一次统计大于该成绩的人数。但是，这样计算名次，我们无法知道并列的情况（但题目只要求查询一个学生的排名，所以这样计算是合理的）。因此，我们改变之前的想法：查询函数不需要排序，直接计算名次。具体步骤：intsearch_by_number(longnumbers[],intscores[],intn,longsearch_number){inti;intfound=0;intscoreX=-1;//先找到该学号对应的成绩for(i=0;i<n;i++){if(numbers[i]==search_number){found=1;scoreX=scores[i];break;}}if(!found){printf("学号不存在！\n");return;}//统计成绩大于scoreX的人数intcount=0;for(i=0;i<n;i++){if(scores[i]>scoreX){count++;}}intrank=count+1;//名次printf("学号%ld的成绩为%d,排名为%d\n",search_number,scoreX,rank);}注意：这样计算的名次，如果有并列，则并列的学生名次相同。例如，两个90分，那么第一个90分的学生，我们统计大于90分的人数（假设为1），则名次为2；另一个90分的学生，同样名次为2。所以这样计算是正确的。因此，我们不需要在查询函数中排序了。现在，我们开始写代码。注意，排序函数（按成绩和按学号）我们使用副本，并输出副本，不改变原始数组。我们使用选择排序算法（简单）。代码结构：主函数：定义数组：学号数组numbers，成绩数组scores，最大容量MAX=30学生人数n=0循环显示菜单，直到用户选择0退出注意：在录入数据之前，除了选项0和1，其他选项应该提示先录入数据。我们将用一个变量flag来标记数据是否已经录入（或者用n>0判断）。由于题目要求增量测试，我们逐步实现各个函数。下面我们给出完整代码，并注释。</think>以下是一个完整的学生成绩管理系统实现，使用C语言编写，包含菜单驱动和所有要求的功能。代码遵循模块化设计原则，使用一维数组作为函数参数实现排序、查找和统计分析。
```c
#include <stdio.h>
#define MAX_STUDENTS 30
// 函数声明
void input_record(long numbers[], int scores[], int *n);
void calculate_total_average(int scores[], int n, int *total, float *average);
void sort_by_score_desc(long numbers[], int scores[], int n);
void sort_by_number_asc(long numbers[], int scores[], int n);
void search_by_number(long numbers[], int scores[], int n);
void statistic_analysis(int scores[], int n);
void list_record(long numbers[], int scores[], int n);
int main() {
long numbers[MAX_STUDENTS];
int scores[MAX_STUDENTS];
int n = 0; // 学生人数
int choice;
int total;
float average;
while (1) {
printf("\n1.Input record\n");
printf("2.Caculate total and average score\n");
printf("3.Sort in descending order by score\n");
printf("4.Sort in ascending order by number\n");
printf("5.Search by number\n");
printf("6.Statistic analysis\n");
printf("7.List record\n");
printf("0.Exit\n");
printf("Please enter your choice: ");
scanf("%d", &choice);
switch (choice) {
case 1:
input_record(numbers, scores, &n);
break;
case 2:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
calculate_total_average(scores, n, &total, &average);
printf("Total: %d, Average: %.2f\n", total, average);
break;
case 3:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
sort_by_score_desc(numbers, scores, n);
break;
case 4:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
sort_by_number_asc(numbers, scores, n);
break;
case 5:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
search_by_number(numbers, scores, n);
break;
case 6:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
statistic_analysis(scores, n);
break;
case 7:
if (n == 0) {
printf("No data! Please input records first.\n");
break;
}
list_record(numbers, scores, n);
break;
case 0:
return 0;
default:
printf("Invalid choice! Please try again.\n");
}
}
return 0;
}
// 1. 录入学生学号和成绩
void input_record(long numbers[], int scores[], int *n) {
printf("Enter number of students (max %d): ", MAX_STUDENTS);
scanf("%d", n);
if (*n > MAX_STUDENTS || *n <= 0) {
printf("Invalid number! Must be 1-%d\n", MAX_STUDENTS);
*n = 0;
return;
}
for (int i = 0; i < *n; i++) {
printf("Enter student %d's number and score: ", i + 1);
scanf("%ld %d", &numbers[i], &scores[i]);
}
printf("Input successful!\n");
}
// 2. 计算总分和平均分
void calculate_total_average(int scores[], int n, int *total, float *average) {
*total = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
*total += scores[i];
}
*average = (float)(*total) / n;
}
// 3. 按成绩降序排序（选择排序）
void sort_by_score_desc(long numbers[], int scores[], int n) {
// 创建副本以免修改原始数据
long num_copy[MAX_STUDENTS];
int score_copy[MAX_STUDENTS];
for (int i = 0; i < n; i++) {
num_copy[i] = numbers[i];
score_copy[i] = scores[i];
}
// 选择排序
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
int max_idx = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
if (score_copy[j] > score_copy[max_idx]) {
max_idx = j;
}
}
// 交换成绩
int temp_score = score_copy[i];
score_copy[i] = score_copy[max_idx];
score_copy[max_idx] = temp_score;
// 交换学号
long temp_num = num_copy[i];
num_copy[i] = num_copy[max_idx];
num_copy[max_idx] = temp_num;
}
// 输出结果
printf("Ranking List (Score Descending):\n");
printf("Rank\tNumber\tScore\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d\t%ld\t%d\n", i + 1, num_copy[i], score_copy[i]);
}
}
// 4. 按学号升序排序（冒泡排序）
void sort_by_number_asc(long numbers[], int scores[], int n) {
// 创建副本
long num_copy[MAX_STUDENTS];
int score_copy[MAX_STUDENTS];
for (int i = 0; i < n; i++) {
num_copy[i] = numbers[i];
score_copy[i] = scores[i];
}
// 冒泡排序
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (num_copy[j] > num_copy[j + 1]) {
// 交换学号
long temp_num = num_copy[j];
num_copy[j] = num_copy[j + 1];
num_copy[j + 1] = temp_num;
// 交换成绩
int temp_score = score_copy[j];
score_copy[j] = score_copy[j + 1];
score_copy[j + 1] = temp_score;
}
}
}
// 输出结果
printf("Score List (Number Ascending):\n");
printf("Number\tScore\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%ld\t%d\n", num_copy[i], score_copy[i]);
}
}
// 5. 按学号查询学生
void search_by_number(long numbers[], int scores[], int n) {
long target;
printf("Enter student number to search: ");
scanf("%ld", &target);
int rank = 1;
// 计算排名：统计成绩更高的人数
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (scores[i] > scores[target]) {
rank++;
}
}
// 查找学号
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (numbers[i] == target) {
printf("Student found!\n");
printf("Number: %ld, Score: %d, Rank: %d\n", numbers[i], scores[i], rank);
return;
}
}
printf("Student not found!\n");
}
// 6. 成绩统计分析
void statistic_analysis(int scores[], int n) {
int categories[5] = {0}; // 不及格,及格,中等,良好,优秀
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (scores[i] >= 90) categories[4]++; // 优秀
else if (scores[i] >= 80) categories[3]++; // 良好
else if (scores[i] >= 70) categories[2]++; // 中等
else if (scores[i] >= 60) categories[1]++; // 及格
else categories[0]++; // 不及格
}
// 输出统计结果
char *levels[5] = {"Fail", "Pass", "Medium", "Good", "Excellent"};
printf("Grade Distribution:\n");
for (int i = 0; i < 5; i++) {
float percentage = (float)categories[i] / n * 100;
printf("%-10s: %d students (%.2f%%)\n",
levels[i], categories[i], percentage);
}
}
// 7. 列出所有记录
void list_record(long numbers[], int scores[], int n) {
int total;
float average;
calculate_total_average(scores, n, &total, &average);
printf("All Student Records:\n");
printf("Number\tScore\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%ld\t%d\n", numbers[i], scores[i]);
}
printf("Total: %d, Average: %.2f\n", total, average);
}
```
### 代码解释：
1. **全局定义**：
- `MAX_STUDENTS`：最大学生数（30人）
2. **主函数**：
- 使用菜单驱动界面，通过`switch-case`处理用户选择
- 检查数据是否存在（`n>0`）再执行操作
- 循环显示菜单直到选择退出
3. **核心函数**：
- `input_record()`：录入学号和成绩，验证输入有效性
- `calculate_total_average()`：计算总分和平均分（使用指针返回结果）
- `sort_by_score_desc()`：选择排序实现成绩降序（使用副本保护原始数据）
- `sort_by_number_asc()`：冒泡排序实现学号升序（使用副本）
- `search_by_number()`：先计算排名（统计更高分人数），再查找学号
- `statistic_analysis()`：统计5个等级的人数和百分比
- `list_record()`：显示所有记录并输出总分和平均分
4. **关键算法**：
- **排序**：选择排序（成绩降序）和冒泡排序（学号升序）
- **查找**：线性搜索结合排名计算
- **统计**：使用分类计数器计算百分比
5. **数据保护**：
- 排序操作使用数组副本，避免修改原始数据
- 输入验证确保学生人数在有效范围内
### 使用说明：
1. 编译运行程序后显示菜单
2. 选择1录入学生数据（先输入人数，再输入学号和成绩）
3. 选择2-7执行相应功能
4. 选择0退出程序
5. 所有操作均有数据存在性检查
### 思考题答案：
程序已按照要求修改为菜单驱动模式：
1. 显示包含8个选项的菜单
2. 根据用户输入执行对应操作
3. 添加了数据存在性检查
4. 使用`switch-case`结构处理用户选择
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