上一次，公众号介绍了如何使用 Python 实现单链表，下面让我们一探单链表的简单应用：在命令行，实现简易版成绩管理系统。
这次的简易版成绩管理系统，主要有六大功能：增加学生信息、删除学生信息、修改学生信息、查找学生信息、显示学生信息、按 ID 排序。
实现效果如下：
实现效果.JPG
保存与读取信息
首先判断当前路径下，是否存在 database.txt 这个文件。如果不存在的话，就新建一个。如果存在的话，就按行读取数据。其中， eval 函数将读取的字符床解析为字典。然后，将学生信息存储在单链表中。
try:
with open('database.txt', 'r') as f:
for data in f.readlines():
SCS.append(eval(data))
except:
with open('database.txt', 'w') as f:
pass
接着，如果用户选择退出程序的话，就遍历学生信息，并且以字符串的形式按行存储学生信息。
elif item == 0:
with open('database.txt', 'w') as f:
self.point = self.head
while self.point.next:
self.point = self.point.next
f.writelines('{}'.format(self.point.data))
exit()
增加学生信息
由于本次实现的成绩管理系统比较简易，我们只对学生 id 和 成绩进行限制。
其一，我们要确保学生 id 不能重复。当我们希望向链表中添加数据时，首先要迭代整个链表，判断要添加元素的 id 是否已经在链表中存在。
def unique_id(self, std_id):
self.point = self.head
while self.point.next:
self.point = self.point.next
if self.point.data['id'] == std_id:
return False
return True
其二，我们要确保学生成绩在 0 ~ 100 分之间。当用户完成输入时，需要判断是否要保存数据，如果否，那么就不进行插入数据操作。为了降低用户误输入造成的影响，我们设定四种用户可能输入的字符：[‘y’, ‘yes’, ‘Y’, ‘Yes’]。
最后，我们以字典的形式插入学生信息。
# 增加信息
def add_info(self):
# id 不能重复
# 成绩不能超出范围
name = input('姓名：')
std_id = input('学生id：')
while not self.unique_id(std_id=std_id):
print('id重复')
std_id = input('学生id：')
grade = input('学生成绩：')
if eval(grade) < 0 or eval(grade) > 100:
print('超出范围')
grade = input('学生成绩：')
print(name, std_id, grade)
print('请确认无误后保存')
choice = input('y/n')
items = ['y', 'yes', 'Y', 'Yes']
if choice in items:
data = {'id': std_id, 'name': name, 'grade': grade}
self.append(data)
删除学生信息
删除学生信息的方法，与上一节我们提到的单链表的删除操作相类似。最大的不同之处，我们不再比较整个的 data 域。而是取出 data 关键字 id 所对应的值，将其与用户输入的 id 相比较。
def del_info(self, find):
print('请确认无误后保存')
choice = input('y/n')
items = ['y', 'yes', 'Y', 'Yes']
if choice in items:
if not self.head.next:
print('链表为空')
return None
self.point = self.head
while self.point.next.data['id'] != find:
self.point = self.point.next
pointer = self.point.next
self.point.next = self.point.next.next
del pointer
修改学生数据
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由于姓名之类的信息有可能会重复，而我们已经确保学生 id 的唯一性。所以进行修改操作时，我们以学生 id 为搜索项。如果找到了该学生 id，我们就直接更改其对应的姓名与成绩等信息。
def modify_info(self):
find = input('输入需要修改的学生的id：')
if not self.head.next:
print('链表为空')
return None
self.point = self.head
while str(self.point.next.data['id']) != find:
self.point = self.point.next
if self.point.next is None:
print('没有找到该元素')
return None
name = input('姓名：')
grade = input('学生成绩：')
self.point.next.data['name'] = name
self.point.next.data['grade'] = grade
查找学生信息
查找学生信息，与修改学生信息的区别在于：找到对应的学生 id 之后，就直接打印 id 所对应的学生信息。
def search_info(self):
find = input('输入需要查找的学生的id：')
if not self.head.next:
print('链表为空')
return None
self.point = self.head
while str(self.point.next.data['id']) != find:
self.point = self.point.next
if self.point.next is None:
print('没有找到该元素')
return None
data = self.point.next.data
print('ID 姓名 成绩')
print('{} {} {}'.format(data['id'], data['name'], data['grade']))
显示学生信息
该方法就是一边迭代链表，一边打印节点对应的学生信息，和上节的单链表的打印操作差不多。
# 显示信息
def display_info(self):
self.point = self.head
print('ID 姓名 成绩')
while self.point.next:
self.point = self.point.next
data = self.point.data
print('{} {} {}'.format(data['id'], data['name'], data['grade']))
print('')
排序
最后，我们要实现排序操作。
首先，要实现链表版的冒泡排序。冒泡排序（顺序形式），从左向右，两两比较，如果左边元素大于右边，就交换两个元素的位置。其中，每一轮排序，序列中最大的元素浮动到最右面。也就是说，每一轮排序，至少确保有一个元素在正确的位置。这样接下来的循环，就不需要考虑已经排好序的元素了，每次内层循环次数都会减一。其中，如果有一轮循环之后，次序并没有交换，这时我们就可以停止循环，得到我们想要的有序链表了。
def sort(self, item):
length = self.get_size()
i, j = 0, 0
flag = 1
while i < length:
self.point = self.head.next
while j < length - i - 1:
if int(self.point.data[item]) > int(self.point.next.data[item]):
# self.point.data, self.point.next.data =
# self.point.next.data, self.point.data
temp = self.point.data
self.point.data = self.point.next.data
self.point.next.data = temp
self.point = self.point.next
j += 1
flag = 0
if flag:
break
i += 1
j = 0
对于学生信息，我们可以通过成绩与学号这两个关键字进行排序。用户除了可以选择按成绩还是按学号排序，还可以选择顺序还是逆序排序。如果用户选择逆序的话，只要通过 reverse 方法，我们就可以创建一个新的 SCS 对象，其中新对象的数据顺序与原对象的数据顺序完全相反。该方法，也是基于单链表 reverse 操作的改进。最后排好序，我们只需完整显示数据即可。
def rank_info(self):
choice = input('1.成绩排序 2.学号排序：')
order = input('1.升序 2.降序：')
if choice == '1':
item = 'grade'
elif choice == '2':
item = 'id'
else:
return None
self.sort(item=item)
if order == '2':
temp = self.reverse()
temp.display_info()
return None
self.display_info()
def reverse(self):
local_list = StudentControlSystem()
self.point = self.head
count = 0
while self.point.next:
count += 1
self.point = self.point.next
data = self.point.data
local_list.insert_after_head(data)
return local_list
以上，我们已经介绍了学生成绩管理系统的主要操作。