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Zusammenfassung - Studentenverwaltungssystem

Teil des Abschnitts Object Oriented Programming der Python-Journey von Coddy — Lektion 32 von 64.

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Aufgabe

Mittel

In dieser Herausforderung implementieren Sie ein vollständiges System zur Verwaltung von Schülerdatensätzen.

Sie müssen zwei Dateien bearbeiten, um diese Herausforderung abzuschließen:

  • student.py – Implementieren Sie die Klasse Student mit ordnungsgemäßer Kapselung
  • studentregistry.py – Implementieren Sie die Klasse StudentRegistry zur Verwaltung von Schülern

Folgen Sie den detaillierten TODO-Kommentaren in jeder Datei für eine schrittweise Anleitung. Ihre Implementierung wird mit umfassenden Testfällen geprüft, die Folgendes verifizieren:

  • Ordnungsgemäße Attributvalidierung und Fehlerbehandlung
  • Korrekte Berechnung von Notendurchschnitten
  • Registry-Funktionalität mit verschiedenen Schülerszenarien
  • Grenzbedingungen und Sonderfälle

Spickzettel

Diese Herausforderung konzentriert sich auf die Implementierung eines vollständigen Studentenverwaltungssystems unter Verwendung objektorientierter Programmierprinzipien mit ordnungsgemäßer Kapselung und Validierung.

Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten:

  • Student class - Verwaltet einzelne Studentendaten mit ordnungsgemäßer Kapselung
  • StudentRegistry class - Verwaltet Sammlungen von Studenten

Wichtige Implementierungsanforderungen umfassen:

  • Ordnungsgemäße Attributvalidierung und Fehlerbehandlung
  • Korrekte Berechnung von Notendurchschnitten
  • Registry-Funktionalität zur Verwaltung mehrerer Studenten
  • Umgang mit Randbedingungen und Grenzfällen

Probier es selbst

from student import Student
from studentregistry import StudentRegistry
import time
import random

# Testfall-Handler für umfassende Tests
test_case = input()

if test_case == "default_test":
    # Studenten erstellen
    student1 = Student(1001, "Alice Smith")
    student2 = Student(1002, "Bob Johnson")
    student3 = Student(1003, "Charlie Brown")

    # Noten hinzufügen
    student1.add_grade("Math", 90)
    student1.add_grade("Science", 85)
    student1.add_grade("English", 92)

    student2.add_grade("Math", 78)
    student2.add_grade("Science", 80)
    student2.add_grade("English", 85)

    student3.add_grade("Math", 95)
    student3.add_grade("Science", 91)
    student3.add_grade("English", 89)

    # Datensätze der Studenten anzeigen
    print("Student Records:")
    student1.display_record()
    print()
    student2.display_record()
    print()
    student3.display_record()
    print()

    # Namensvalidierung testen
    try:
        student1.name = "J"  # Zu kurz
    except ValueError as e:
        print(f"Name validation error: {e}")
    print()

    # Register erstellen und Studenten hinzufügen
    registry = StudentRegistry()
    registry.add_student(student1)
    registry.add_student(student2)
    registry.add_student(student3)

    # Alle Studenten anzeigen
    print("All Students in Registry:")
    registry.display_all()
    print()

    # Besten Studenten ermitteln
    top_student = registry.get_top_student()
    print(f"Top Student: {top_student.name} (Average: {top_student.grade_average})")

    # Einen Studenten entfernen
    registry.remove_student(1002)  # Bob entfernen
    print("\
After removing student 1002:")
    registry.display_all()

elif test_case == "empty_registry":
    # Ein leeres Register testen
    registry = StudentRegistry()
    top_student = registry.get_top_student()
    if top_student is None:
        print("Top student in empty registry: None")
    print("Displaying all students in empty registry:")
    registry.display_all()  # Sollte nichts anzeigen

elif test_case == "validation_tests":
    # Alle Validierungsregeln testen
    student = Student(1001, "Valid Name")
    print(f"Created student with name: {student.name}")
    
    # Leeren Namen testen
    try:
        student.name = ""
    except ValueError as e:
        print(f"Empty name test: {e}")
    
    # Namen mit nur einem Zeichen testen
    try:
        student.name = "A"
    except ValueError as e:
        print(f"Single character name test: {e}")
    
    # Nicht-booleschen Wert für 'enrolled' testen
    try:
        student.enrolled = "yes"
    except ValueError as e:
        print(f"Non-boolean enrolled test: {e}")
    
    # Gültige Änderungen testen
    student.name = "New Valid Name"
    student.enrolled = False
    print(f"After valid changes - Name: {student.name}, Enrolled: {student.enrolled}")

elif test_case == "grade_calculation":
    # Berechnung des Notendurchschnitts testen
    student = Student(1001, "Test Student")
    print(f"Student with no grades - Average: {student.grade_average}")
    
    # Eine Note hinzufügen
    student.add_grade("Math", 85)
    print(f"Student with one grade - Average: {student.grade_average}")
    
    # Weitere Noten hinzufügen
    student.add_grade("Science", 90)
    student.add_grade("English", 95)
    print(f"Student with multiple grades - Average: {student.grade_average}")

elif test_case == "registry_operations":
    # Alle Register-Operationen testen
    registry = StudentRegistry()
    
    # Studenten erstellen
    student1 = Student(101, "Student One")
    student2 = Student(102, "Student Two")
    
    # Studenten hinzufügen
    registry.add_student(student1)
    registry.add_student(student2)
    print("After adding students:")
    registry.display_all()
    
    # Student abrufen
    retrieved_student = registry.get_student(101)
    print(f"\
Retrieved student 101: {retrieved_student.name if retrieved_student else None}")
    
    # Nicht existierenden Studenten abrufen
    non_existent = registry.get_student(999)
    print(f"Retrieved student 999: {non_existent}")
    
    # Student entfernen
    registry.remove_student(101)
    print("\
After removing student 101:")
    registry.display_all()
    
    # Nicht existierenden Studenten entfernen (sollte keinen Fehler auslösen)
    registry.remove_student(999)
    print("\
After attempting to remove non-existent student 999:")
    registry.display_all()

elif test_case == "large_registry":
    # Performance mit vielen Studenten testen
    start_time = time.time()
    registry = StudentRegistry()
    
    # 100 Studenten mit zufälligen Noten erstellen
    for i in range(1, 101):
        student = Student(1000 + i, f"Student {i}")
        # 5 zufällige Noten hinzufügen
        for j in range(5):
            student.add_grade(f"Course {j+1}", random.randint(60, 100))
        registry.add_student(student)
    
    creation_time = time.time() - start_time
    print(f"Time to create 100 students: {creation_time:.4f} seconds")
    
    # Besten Studenten finden
    start_time = time.time()
    top_student = registry.get_top_student()
    top_time = time.time() - start_time
    print(f"Time to find top student: {top_time:.4f} seconds")
    print(f"Top student: {top_student.name} with average {top_student.grade_average:.2f}")
    
    # Die besten 5 Studenten manuell finden
    print("\
Top 5 students:")
    students_list = []
    for i in range(1, 101):
        student = registry.get_student(1000 + i)
        students_list.append(student)
    
    # Nach Notendurchschnitt in absteigender Reihenfolge sortieren
    students_list.sort(key=lambda s: s.grade_average, reverse=True)
    
    # Die besten 5 anzeigen
    for i in range(5):
        student = students_list[i]
        print(f"{i+1}. {student.name}: {student.grade_average:.2f}")

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