Java多维数组计算成绩平均与总评

从现在开始，努力学习吧！本文《Java多维数组计算成绩年度与总平均》主要讲解了等等相关知识点，我会在golang学习网中持续更新相关的系列文章，欢迎大家关注并积极留言建议。下面就先一起来看一下本篇正文内容吧，希望能帮到你！

在许多数据处理场景中，我们需要收集结构化的用户输入，并对其进行统计分析。例如，在一个学业成绩管理系统中，可能需要为每个学年录入多门课程的成绩，然后计算每个学年的平均分以及整个学业的总平均分。本教程将引导您使用Java语言，通过多维数组来实现这一功能。

1. 数据结构设计与初始化

首先，我们需要一个合适的数据结构来存储用户输入的成绩。由于成绩数据是按“年”和“每年的结果数”组织的，一个二维数组（或称为多维数组）是理想的选择。

• yearLabels 数组：用于存储每个学年的标签，如“Year 1”、“Year 2”等。
• numYears 变量：表示学年总数，即二维数组的行数。
• numResultsPerYear 变量：表示每个学年需要输入的成绩数量，即二维数组的列数。
• results 二维数组：double[][] 类型，用于存储具体的成绩数据。使用 double 类型是为了确保成绩和平均值的精度。

import javax.swing.JOptionPane; // 用于用户输入和输出

public class YearlyResultCalculator {

    public static void main(String[] args) {
        // 1. 变量声明与初始化
        String[] yearLabels = {"Year 1", "Year 2", "Year 3", "Year 4"};
        int numYears = yearLabels.length;       // 学年总数 (行数)
        int numResultsPerYear = 5;              // 每年的成绩数量 (列数)
        double[][] results = new double[numYears][numResultsPerYear]; // 存储所有成绩的二维数组
    }
}

2. 用户输入与数据填充

接下来，我们需要通过循环结构提示用户输入每个学年的成绩，并将这些成绩存储到 results 二维数组中。这里我们使用 JOptionPane.showInputDialog 来获取用户输入。

        // ... (接上一段代码)

        // 2. 用户输入数据
        for (int i = 0; i < numYears; i++) { // 遍历每个学年 (行)
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) { // 遍历当前学年的每门成绩 (列)
                String input = JOptionPane.showInputDialog(null, "请为 " + yearLabels[i] + " 输入第 " + (j + 1) + " 个结果:");
                try {
                    // 将用户输入的字符串转换为 double 类型
                    results[i][j] = Double.parseDouble(input);
                } catch (NumberFormatException e) {
                    // 处理非数字输入错误，提供友好的提示并使用默认值
                    JOptionPane.showMessageDialog(null, "输入无效，请确保输入的是数字。将使用0代替。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                    results[i][j] = 0; // 错误处理：赋默认值
                }
            }
        }

注意事项：

• 错误处理： 用户输入可能不是有效的数字。使用 try-catch 块捕获 NumberFormatException 是一个健壮的编程实践，可以防止程序因无效输入而崩溃。
• 用户体验： JOptionPane 提供了图形化的输入框，比控制台输入更直观。

3. 核心计算逻辑：年度总和与平均值

在所有成绩都输入完毕后，我们可以开始计算每个学年的总和与平均值。我们需要两个新的数组来存储这些中间结果：

• yearlySums 数组：double[] 类型，存储每个学年的成绩总和。
• yearlyAvgs 数组：double[] 类型，存储每个学年的平均分。

通过再次遍历 results 二维数组，我们可以计算出这些值。

        // ... (接上一段代码)

        // 3. 计算年度总和与平均值
        double[] yearlySums = new double[numYears]; // 存储每个学年的总和
        double[] yearlyAvgs = new double[numYears]; // 存储每个学年的平均值

        for (int i = 0; i < numYears; i++) { // 遍历每个学年
            // 初始化当前学年的总和为0
            yearlySums[i] = 0; 
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) { // 遍历当前学年的每门成绩
                yearlySums[i] += results[i][j]; // 累加到当前学年的总和
            }
            yearlyAvgs[i] = yearlySums[i] / numResultsPerYear; // 计算当前学年的平均值
        }

4. 计算整个课程的总平均值

有了每个学年的总和，计算整个课程的总平均值就变得非常简单。我们可以将 yearlySums 数组中的所有元素累加起来，得到所有成绩的总和，然后除以总成绩数量。

        // ... (接上一段代码)

        // 4. 计算整个课程的总平均值
        double totalCourseSum = 0;
        for (double sum : yearlySums) { // 遍历每个学年的总和
            totalCourseSum += sum; // 累加得到整个课程的总和
        }
        // 总成绩数量 = 学年总数 * 每年的成绩数量
        double overallCourseAverage = totalCourseSum / (numYears * numResultsPerYear);

5. 输出结果

最后一步是将计算出的所有统计结果以清晰、易读的方式呈现给用户。这里我们使用 StringBuilder 来构建输出字符串，然后通过 JOptionPane.showMessageDialog 显示。

        // ... (接上一段代码)

        // 5. 输出结果
        StringBuilder output = new StringBuilder("--- 成绩统计报告 ---\n\n");
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            output.append(yearLabels[i]).append(":\n");
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) {
                output.append("  结果 ").append(j + 1).append(": ").append(String.format("%.2f", results[i][j])).append("\n");
            }
            output.append("  年度总和: ").append(String.format("%.2f", yearlySums[i])).append("\n");
            output.append("  年度平均: ").append(String.format("%.2f", yearlyAvgs[i])).append("\n");
            output.append("-------------------\n");
        }
        output.append("\n整个课程总和: ").append(String.format("%.2f", totalCourseSum)).append("\n");
        output.append("整个课程总平均: ").append(String.format("%.2f", overallCourseAverage)).append("\n");

        JOptionPane.showMessageDialog(null, output.toString(), "成绩统计", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
    } // main 方法结束
} // 类结束

注意事项：

• 格式化输出： 使用 String.format("%.2f", value) 可以将 double 值格式化为保留两位小数的字符串，使输出更整洁。
• 清晰的报告： 逐步输出每个学年的详细成绩、总和和平均值，最后再输出总体的统计信息，提升报告的可读性。

完整示例代码

将上述所有代码片段整合，即可得到一个完整的Java程序：

import javax.swing.JOptionPane;

public class YearlyResultCalculator {

    public static void main(String[] args) {
        // 1. 变量声明与初始化
        String[] yearLabels = {"Year 1", "Year 2", "Year 3", "Year 4"};
        int numYears = yearLabels.length;       // 学年总数 (行数)
        int numResultsPerYear = 5;              // 每年的成绩数量 (列数)
        double[][] results = new double[numYears][numResultsPerYear]; // 存储所有成绩的二维数组

        // 2. 用户输入数据
        for (int i = 0; i < numYears; i++) { // 遍历每个学年 (行)
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) { // 遍历当前学年的每门成绩 (列)
                String input = JOptionPane.showInputDialog(null, "请为 " + yearLabels[i] + " 输入第 " + (j + 1) + " 个结果:");
                try {
                    results[i][j] = Double.parseDouble(input);
                } catch (NumberFormatException e) {
                    JOptionPane.showMessageDialog(null, "输入无效，请确保输入的是数字。将使用0代替。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                    results[i][j] = 0; // 错误处理：赋默认值
                }
            }
        }

        // 3. 计算年度总和与平均值
        double[] yearlySums = new double[numYears]; // 存储每个学年的总和
        double[] yearlyAvgs = new double[numYears]; // 存储每个学年的平均值

        for (int i = 0; i < numYears; i++) { // 遍历每个学年
            yearlySums[i] = 0; // 初始化当前学年的总和为0
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) { // 遍历当前学年的每门成绩
                yearlySums[i] += results[i][j]; // 累加到当前学年的总和
            }
            yearlyAvgs[i] = yearlySums[i] / numResultsPerYear; // 计算当前学年的平均值
        }

        // 4. 计算整个课程的总平均值
        double totalCourseSum = 0;
        for (double sum : yearlySums) { // 遍历每个学年的总和
            totalCourseSum += sum; // 累加得到整个课程的总和
        }
        double overallCourseAverage = totalCourseSum / (numYears * numResultsPerYear); // 总成绩数量 = 学年总数 * 每年的成绩数量

        // 5. 输出结果
        StringBuilder output = new StringBuilder("--- 成绩统计报告 ---\n\n");
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            output.append(yearLabels[i]).append(":\n");
            for (int j = 0; j < numResultsPerYear; j++) {
                output.append("  结果 ").append(j + 1).append(": ").append(String.format("%.2f", results[i][j])).append("\n");
            }
            output.append("  年度总和: ").append(String.format("%.2f", yearlySums[i])).append("\n");
            output.append("  年度平均: ").append(String.format("%.2f", yearlyAvgs[i])).append("\n");
            output.append("-------------------\n");
        }
        output.append("\n整个课程总和: ").append(String.format("%.2f", totalCourseSum)).append("\n");
        output.append("整个课程总平均: ").append(String.format("%.2f", overallCourseAverage)).append("\n");

        JOptionPane.showMessageDialog(null, output.toString(), "成绩统计", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
    }
}

注意事项与最佳实践

1. 数据类型选择： 始终使用 double 类型来存储和计算成绩及平均值，以避免浮点数精度问题。
2. 输入验证： 实际应用中，除了检查是否为数字，还应验证输入的成绩是否在合理范围（例如0-100）。
3. 代码可读性： 良好的变量命名（如 numYears 而非 rows）、注释以及结构化的代码可以大大提高程序的可读性和可维护性。
4. 模块化： 对于更复杂的应用，可以将输入、计算和输出逻辑封装到单独的方法中，使代码结构更清晰。
5. 替代方案： 对于更高级的Java开发者，Java 8引入的Stream API提供了更简洁、函数式的方式来处理集合数据，例如计算总和和平均值。虽然这超出了本基础教程的范围，但在实际项目中值得探索，例如：

   // 使用Stream API计算年度平均值示例
   // double yearlyAvg = Arrays.stream(results[i]).average().orElse(0.0);
   // 使用Stream API计算总平均值示例
   // double totalAvg = Arrays.stream(results).flatMapToDouble(Arrays::stream).average().orElse(0.0);

总结

本教程通过一个具体的学生成绩管理示例，详细演示了如何在Java中使用多维数组处理结构化数据。我们学习了如何声明和初始化二维数组、如何通过嵌套循环收集用户输入并进行错误处理、如何计算每个子集（学年）的总和与平均值，以及如何计算整体（整个课程）的总平均值，并最终以清晰的格式输出结果。掌握这些基本的多维数组操作和循环逻辑，是进行更复杂数据处理和算法设计的基础。

好了，本文到此结束，带大家了解了《Java多维数组计算成绩平均与总评》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多文章知识！