小明所在班级一共有30个人，每个人必修语文、数学、外语，同时每人可选修0到5门课程（通过random确定每个同学随机选择的课程数量），请采用合理的数据结构存储该班级的成绩。同时 计算语文的平均成绩； 数学成绩的众数（出现次数最多的分数）； 接受用户输入的学生学号（所在数组序号）查看其外语成绩在班级的排名 JAVA语言实现

为了存储小明所在的班级成绩信息，并完成题目中的功能需求，我们可以设计如下的解决方案。 ### 数据结构的设计 1. **学生类** (`Student`)：用于表示每位学生的个人信息及各科成绩。 - 属性包括： - 学号 `id` (int) - 姓名 `name` (String) - 成绩 Map<String, Integer> 表示科目及其对应的成绩（键为科目名，值为成绩） 2. **班级类** (`Classroom`)：用于管理所有学生的信息并提供查询功能。 - 属性包括： - 班级列表 List<Student> - 方法包括： - 计算语文平均分； - 找出数学成绩的众数； - 根据学号查找某位学生的外语成绩排名； 以下是完整实现： ```java import java.util.*; public class Student { private int id; private String name; private Map<String, Integer> scores; // 科目 -> 分数映射表 public Student(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; this.scores = new HashMap<>(); } public void setScore(String subject, int score) { if (!scores.containsKey(subject)) { scores.put(subject, score); } else { System.out.println("此学科已存在！"); } } public int getScore(String subject){ return scores.getOrDefault(subject, 0); // 默认返回0如果不存在改课成绩 } } class Classroom{ private final static Random random = new Random(); private ArrayList<Student> students; public Classroom() { students = new ArrayList<>(); for(int i=0;i<30;i++){ addRandomStudent(i,"student"+i); } } private void addRandomStudent(int id,String name){ Student student=new Student(id,name); int[] subjectsCount={0,1,2,3,4,5}; Collections.shuffle(Arrays.asList(subjectsCount)); int selectedSubjects=random.nextInt(6)+1;//随机从0到5门额外课程 student.setScore("Chinese",random.nextInt(100)); student.setScore("Math",random.nextInt(100)); student.setScore("English",random.nextInt(100)); for(int j=0;j<selectedSubjects && selectedSubjects<=5 ;j++) { switch(j){ case 1: student.setScore("Physics",random.nextInt(100)); break; case 2: student.setScore("Chemistry",random.nextInt(100));break; case 3: student.setScore("Biology",random.nextInt(100)); break; case 4: student.setScore("History",random.nextInt(100)); break; default : continue ; } } students.add(student); } public double averageOfSubject(String subjectName){ double totalSum=students.stream() .mapToInt(s-> s.getScore(subjectName)) .sum(); return totalSum / students.size(); } public Optional<Integer> modeOfSubject(String subjectName){ var frequencyMap=new TreeMap<Integer,Integer>(); for(Student stud: students){ int value=stud.getScore(subjectName); frequencyMap.merge(value,1,(oldValue,newValue)-> oldValue + newValue ); } return frequencyMap.entrySet().stream(). max(Map.Entry.comparingByValue()) .map(entry-> entry.getKey()); } public int rankInClassForSubject(Integer studentId , String subjectName ){ Comparator<Student> comparator=(a,b)-> b.getScore(subjectName).compareTo(a.getScore(subjectName)); PriorityQueue<Student> queue= new PriorityQueue<>(comparator.reversed()); queue.addAll(students); int index=-1; while(!queue.isEmpty()){ index++; Student topStud=queue.poll(); if(topStud instanceof Student && ((Student)topStud).getId()==studentId.intValue()){ return index+1; } } throw new IllegalArgumentException("无效的学生ID"); } } public class Main { public static void main(String[] args) { Classroom classroom=new Classroom(); Scanner scanner =new Scanner(System.in); try{ System.out.println(classroom.averageOfSubject("Chinese")); Optional<Integer> mathMode=classroom.modeOfSubject("Math"); if(mathMode.isPresent()){ System.out.println("数学成绩的众数值:"+mathMode.get()); }else{ System.out.println("无法找到数学成绩的众数"); } System.out.print("请输入需要检查英语排名的学生学号:"); int targetId=scanner.nextInt(); System.out.printf("学生 %d 的英语排名是：%d\n",targetId, classroom.rankInClassForSubject(targetId,"English")); }finally{scanner.close();} } } ``` 以上程序完成了三个关键的功能点： 1. 求语文平均分， 2. 数学成绩出现最多次的分数即“众数”， 3. 给定特定学号下该生在外语这方面的班级内排位情况， 其中利用了 Java 中的一些核心特性例如流操作 Stream 和优先队列 Priority Queue 来简化排序以及统计数据的过程。同时合理运用 map 进行快速存取和更新各个同学的不同选修课数目及得分状况。