Java二维数组：年度成绩与平均计算教程

本教程旨在指导Java开发者利用二维数组处理学生年度成绩数据，并计算年度平均分与总平均分，符合百度SEO优化标准。文章将详细讲解如何通过`JOptionPane`获取用户输入的四年制课程成绩（每年五门），并存储在二维数组中。教程内容包括：二维数组的声明与初始化、使用嵌套循环遍历数组、累加各年度成绩、计算每年的平均分，以及最终计算所有年度的综合平均分。同时，文章还提供了完整的Java代码示例，以及输入验证、错误处理等实用技巧，帮助读者掌握Java中二维数组的应用，为处理表格数据提供清晰的思路和解决方案。无论您是Java初学者还是希望提升数据处理能力的开发者，本教程都将为您提供有价值的参考。

在许多实际应用中，我们需要处理表格形式的数据，例如学生的学年成绩、销售数据等。Java中的二维数组是存储这类数据的理想选择。本教程将以一个具体的场景为例：计算一个四年制课程中，每年五门成绩的年度平均分以及所有年度的总平均分。

1. 数据结构与用户输入

首先，我们需要定义一个二维数组来存储学生的成绩。考虑到有4年课程，每年有5个成绩，我们可以声明一个 double[][] 类型的数组。同时，使用 JOptionPane 来与用户进行交互，获取每门成绩的输入。

import javax.swing.JOptionPane; // 引入JOptionPane用于用户交互

public class YearlyResultCalculator {

    public static void main(String[] args) {
        // 声明变量
        String[] years = {"Year 1", "Year 2", "Year 3", "Year 4"}; // 年份标签
        int numYears = years.length; // 课程的年数 (行数)
        int numResultsPerYear = 5; // 每年需要输入的成绩数量 (列数)
        int numColumns = numResultsPerYear; // 列数

        // 使用二维数组存储每年的成绩
        // results[i][j] 表示第 i 年的第 j 个成绩
        double[][] results = new double[numYears][numColumns];

        // 1. 用户输入成绩
        // 外层循环遍历年份
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            // 内层循环遍历每年内的成绩
            for (int j = 0; j < numColumns; j++) {
                String input;
                double score;
                // 循环直到用户输入一个有效的数字成绩
                while (true) {
                    input = JOptionPane.showInputDialog(null, "请输入 " + years[i] + " 的第 " + (j + 1) + " 个成绩:");
                    if (input == null) { // 用户点击了“取消”按钮
                        JOptionPane.showMessageDialog(null, "用户取消输入。程序退出。", "提示", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
                        return; // 退出程序
                    }
                    try {
                        score = Double.parseDouble(input); // 尝试将字符串转换为双精度浮点数
                        // 假设成绩范围为0-100，进行简单验证
                        if (score >= 0 && score <= 100) {
                            results[i][j] = score; // 存储有效成绩
                            break; // 输入有效，跳出内层循环
                        } else {
                            JOptionPane.showMessageDialog(null, "成绩必须在0到100之间，请重新输入。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                        }
                    } catch (NumberFormatException e) {
                        // 如果用户输入了非数字字符，捕获异常并提示
                        JOptionPane.showMessageDialog(null, "无效的输入，请输入一个数字。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                    }
                }
            }
        }
        // 至此，所有成绩已成功从用户处获取并存储在 results 数组中。
    }
}

在上述代码中，我们不仅实现了成绩的输入，还增加了基本的输入验证。try-catch 块用于捕获 NumberFormatException，防止用户输入非数字字符导致程序崩溃。同时，我们对成绩进行了0-100的范围检查，提高了程序的健壮性。

2. 计算年度总和与平均值

获取所有成绩后，下一步是计算每年的总和与平均值。我们需要两个辅助数组：一个用于存储每年的总和 (yearlySums)，另一个用于存储每年的平均值 (yearlyAvgs)。

我们将再次使用嵌套循环。外层循环遍历每一年，内层循环则累加该年内的所有成绩。

// ... (接上面的代码) ...

        // 2. 计算年度总和与平均值
        double[] yearlySums = new double[numYears]; // 存储每年的总成绩
        double[] yearlyAvgs = new double[numYears]; // 存储每年的平均成绩

        // 外层循环遍历每一年
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            // 内层循环遍历当前年内的所有成绩，并累加到 yearlySums[i]
            for (int j = 0; j < numColumns; j++) {
                yearlySums[i] += results[i][j]; // 累加第 i 年的成绩
            }
            // 计算第 i 年的平均成绩
            yearlyAvgs[i] = yearlySums[i] / numColumns;
        }
        // 至此，yearlySums 和 yearlyAvgs 数组中已存储了各年度的汇总和平均数据。
// ... (下面的代码将紧接着这部分) ...

这段代码高效地遍历了二维数组，确保每个年度的成绩都被正确地汇总并计算出平均值。

3. 计算所有年度的总平均值

在计算出每年的平均值之后，我们还需要计算所有年度的综合平均值。这可以通过两种方式实现：

1. 累加 yearlySums 数组中的所有元素，然后除以总成绩数量 (numYears * numColumns)。
2. 累加 yearlyAvgs 数组中的所有元素，然后除以年数 (numYears)。但第一种方法更直接，因为它基于原始成绩的总和。

// ... (接上面的代码) ...

        // 3. 计算所有年度的总平均值
        double totalOverallSum = 0;
        // 遍历 yearlySums 数组，累加所有年度的总和
        for (double sum : yearlySums) {
            totalOverallSum += sum;
        }
        // 计算总平均值：所有成绩的总和除以总成绩数量
        double overallAverage = totalOverallSum / (numYears * numColumns);

// ... (下面的代码将紧接着这部分) ...

4. 完整代码示例与结果输出

现在，我们将所有代码片段整合起来，并添加结果输出部分，以便用户能够清晰地看到每年的平均成绩和所有年度的总平均成绩。

import javax.swing.JOptionPane;

public class YearlyResultCalculator {

    public static void main(String[] args) {
        // 声明变量
        String[] years = {"Year 1", "Year 2", "Year 3", "Year 4"};
        int numYears = years.length;
        int numResultsPerYear = 5;
        int numColumns = numResultsPerYear;

        double[][] results = new double[numYears][numColumns];

        // 1. 用户输入成绩
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            for (int j = 0; j < numColumns; j++) {
                String input;
                double score;
                while (true) {
                    input = JOptionPane.showInputDialog(null, "请输入 " + years[i] + " 的第 " + (j + 1) + " 个成绩:");
                    if (input == null) {
                        JOptionPane.showMessageDialog(null, "用户取消输入。程序退出。", "提示", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
                        return;
                    }
                    try {
                        score = Double.parseDouble(input);
                        if (score >= 0 && score <= 100) {
                            results[i][j] = score;
                            break;
                        } else {
                            JOptionPane.showMessageDialog(null, "成绩必须在0到100之间，请重新输入。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                        }
                    } catch (NumberFormatException e) {
                        JOptionPane.showMessageDialog(null, "无效的输入，请输入一个数字。", "输入错误", JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
                    }
                }
            }
        }

        // 2. 计算年度总和与平均值
        double[] yearlySums = new double[numYears];
        double[] yearlyAvgs = new double[numYears];

        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            for (int j = 0; j < numColumns; j++) {
                yearlySums[i] += results[i][j];
            }
            yearlyAvgs[i] = yearlySums[i] / numColumns;
        }

        // 3. 计算所有年度的总平均值
        double totalOverallSum = 0;
        for (double sum : yearlySums) {
            totalOverallSum += sum;
        }
        double overallAverage = totalOverallSum / (numYears * numColumns);

        // 4. 输出结果
        StringBuilder outputMessage = new StringBuilder("学生成绩报告：\n\n");
        for (int i = 0; i < numYears; i++) {
            outputMessage.append(years[i]).append(" 的成绩：\n");
            for (int j = 0; j < numColumns; j++) {
                outputMessage.append("  成绩 #").append(j + 1).append(": ").append(String.format("%.2f", results[i][j])).append("\n");
            }
            outputMessage.append("  ").append(years[i]).append(" 年度平均成绩: ").append(String.format("%.2f", yearlyAvgs[i])).append("\n");
            outputMessage.append("------------------\n");
        }
        outputMessage.append("\n所有年度的总平均成绩: ").append(String.format("%.2f", overallAverage)).append("\n");

        // 使用JOptionPane显示结果
        JOptionPane.showMessageDialog(null, outputMessage.toString(), "成绩报告", JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);

        // 如果希望在控制台输出，可以使用以下代码：
        // System.out.println(outputMessage.toString());
    }
}

在输出部分，我们使用了 StringBuilder 来高效地构建输出字符串，并通过 String.format("%.2f", ...) 将平均值格式化为两位小数，提高了输出的可读性和专业性。

5. 注意事项

• 输入验证： 在实际应用中，输入验证至关重要。除了数字格式和范围验证，还可以考虑非空验证等。
• 错误处理： 对于用户输入，总是假定可能出现错误。良好的错误处理机制可以提高程序的健壮性。
• 代码可读性： 使用有意义的变量名（如 numYears 而不是 rows），添加注释，可以大大提高代码的可读性和可维护性。
• Java Stream API： 对于更复杂的集合操作，Java 8 引入的 Stream API 提供了更简洁、函数式的解决方案。例如，计算年度总和和平均值可以使用 Arrays.stream(results[i]).sum() 和 Arrays.stream(results[i]).average().orElse(0.0)。虽然在本教程中我们专注于基础循环实现，但在生产环境中，Stream API 是一个值得学习的强大工具。

总结

本教程详细介绍了如何使用Java中的二维数组处理表格数据，并通过嵌套循环计算年度和总平均成绩。我们从数据结构定义、用户输入、核心计算逻辑到最终结果输出，提供了完整的代码示例和逐步解释。通过掌握这些基础知识，您可以灵活地应对各种需要处理二维数据集的编程任务，并在此基础上进一步学习更高级的Java集合操作和函数式编程范式。

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