Java选课系统开发：集合与协作实战教程

这是一次面向Java初学者的实战化编程训练，通过构建一个功能完整的学生选课系统，深入融合面向对象设计思想与Java集合框架的核心应用——用List管理动态列表关系（如学生所选课程、课程已选学生），用HashMap实现O(1)级高效查找（学生/课程按ID索引），并在Student、Course、Teacher和CourseSystem多类协作中锤炼封装、依赖与职责划分能力；系统不仅支持选课、退课、容量校验、双向查询等真实业务逻辑，更在看似简单的代码背后揭示了初始化安全、重复操作防护、空值判断等易被忽视却至关重要的工程细节，是夯实Java基础、迈向项目实战的关键一步。

开发一个学生选课系统是Java学习中非常典型的综合练习，它能帮助你深入理解面向对象设计、多类协作以及集合框架的使用。这个系统涉及多个实体类之间的交互，比如学生、课程、教师等，同时需要利用List、Map等集合来管理数据和关系。

1. 系统需求分析与类设计

在动手编码前，先明确系统的基本功能：

• 学生可以查看可选课程
• 学生可以选课或退课
• 每门课程有容量限制
• 可以查询某学生已选课程，或某课程的选课学生列表

基于这些需求，我们可以设计以下几个核心类：

• Student：包含学号、姓名等属性，维护所选课程列表
• Course：包含课程编号、名称、授课教师、最大容量、当前人数等
• Teacher：教师信息，如工号、姓名（可简化）
• CourseSystem：管理系统中的学生、课程，处理选课逻辑

2. 核心类实现示例

Student类：

主要保存学生基本信息，并用ArrayList存储已选课程。

public class Student {
    private String id;
    private String name;
    private List<Course> selectedCourses;

    public Student(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.selectedCourses = new ArrayList<>();
    }

    public void addCourse(Course course) {
        if (!selectedCourses.contains(course)) {
            selectedCourses.add(course);
        }
    }

    public void dropCourse(Course course) {
        selectedCourses.remove(course);
    }

    // getter方法
    public String getId() { return id; }
    public String getName() { return name; }
    public List<Course> getSelectedCourses() { return selectedCourses; }
}

Course类：

管理课程信息和选课人数，使用List记录选课学生。

public class Course {
    private String courseId;
    private String name;
    private Teacher teacher;
    private int maxStudents;
    private List<Student> enrolledStudents;

    public Course(String courseId, String name, Teacher teacher, int maxStudents) {
        this.courseId = courseId;
        this.name = name;
        this.teacher = teacher;
        this.maxStudents = maxStudents;
        this.enrolledStudents = new ArrayList<>();
    }

    public boolean isFull() {
        return enrolledStudents.size() >= maxStudents;
    }

    public boolean enroll(Student student) {
        if (!isFull()) {
            enrolledStudents.add(student);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public boolean drop(Student student) {
        return enrolledStudents.remove(student);
    }

    // getter方法
    public String getCourseId() { return courseId; }
    public String getName() { return name; }
    public List<Student> getEnrolledStudents() { return enrolledStudents; }
    public int getCurrentCount() { return enrolledStudents.size(); }
}

3. 使用集合管理对象关系

CourseSystem类作为协调者，使用Map来高效查找学生和课程，避免遍历List。

public class CourseSystem {
    private Map<String, Student> students;
    private Map<String, Course> courses;

    public CourseSystem() {
        this.students = new HashMap<>();
        this.courses = new HashMap<>();
    }

    public void addStudent(Student student) {
        students.put(student.getId(), student);
    }

    public void addCourse(Course course) {
        courses.put(course.getCourseId(), course);
    }

    public boolean selectCourse(String studentId, String courseId) {
        Student student = students.get(studentId);
        Course course = courses.get(courseId);

        if (student == null || course == null) {
            System.out.println("学生或课程不存在");
            return false;
        }

        if (course.isFull()) {
            System.out.println("课程已满");
            return false;
        }

        if (course.enroll(student)) {
            student.addCourse(course);
            System.out.println(student.getName() + " 成功选修 " + course.getName());
            return true;
        }
        return false;
    }

    public void showCourseStudents(String courseId) {
        Course course = courses.get(courseId);
        if (course != null) {
            System.out.println("课程《" + course.getName() + "》的学生列表：");
            for (Student s : course.getEnrolledStudents()) {
                System.out.println("  " + s.getName() + " (" + s.getId() + ")");
            }
        }
    }
}

4. 测试与运行示例

编写main方法测试系统功能：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        CourseSystem system = new CourseSystem();

        Teacher t1 = new Teacher("T001", "张教授");
        Course c1 = new Course("C001", "Java编程", t1, 2);
        Course c2 = new Course("C002", "数据结构", t1, 2);

        Student s1 = new Student("S001", "小明");
        Student s2 = new Student("S002", "小红");

        system.addCourse(c1);
        system.addCourse(c2);
        system.addStudent(s1);
        system.addStudent(s2);

        system.selectCourse("S001", "C001");
        system.selectCourse("S002", "C001");
        system.selectCourse("S001", "C002"); // 小明再选一门

        system.showCourseStudents("C001");
    }
}

输出结果会显示两名学生成功选入Java编程课，并列出具体名单。

基本上就这些。通过这个练习，你能掌握类之间如何协作、集合如何高效管理对象引用，以及如何设计清晰的责任分工。不复杂但容易忽略细节，比如重复选课判断、集合初始化等。

终于介绍完啦！小伙伴们，这篇关于《Java选课系统开发：集合与协作实战教程》的介绍应该让你收获多多了吧！欢迎大家收藏或分享给更多需要学习的朋友吧~golang学习网公众号也会发布文章相关知识，快来关注吧！