课程管理系统设计（windows系统）

1. 介绍

本项目使用 C++ 实现一个课程管理系统，这个项目会学习C++的很多特性，同时可以熟悉Linux下的C++语言编译方法及简单的Makefile编写（以后会完善）。

2. 项目需求

编写一个课程管理程序，程序具备下述基本功能：

1. 程序运行后可以循环输入操作命令
2. 操作命令输入0，打印出程序帮助信息，即每个操作命令的作用
3. 操作命令输入1，打印出程序中存储的所有课程ID和课程名
4. 输入2，打印出课程数量
5. 输入3，打印出名字最长的课程信息，如果有多个相同长度的课程名请都打印出
6. 输入4，删除最后一个课程，如果没有课程需要返回错误信息
7. 输入5，退出程序

在上述基本功能之外的附加功能：

1. 课程包含基础课，项目课，评估课不同的类型
2. 课程ID唯一，需要自动生成

需求很简单，我们完全不需要复杂的面向对象也可以实现，但为了尽可能多的应用C++的知识点，会进行“过度设计”，目的是让大家尽可能多的了解C++的知识如何应用到实际的代码场景中。

一、针对这个项目，我们首先需要知道我们要做什么，要达到什么样的效果。根据项目要求，我们要做的就是输出一系列帮助信息，每一条帮助信息对应一个功能，对于每个功能，我们需要编写函数实现。项目要求：默认输出全部帮助信息，根据帮助信息中显示的命令行，输入相应的命令后，根据命令判断以及相应的函数处理，然后输出对应的操作。这个项目的重点是实现基础课的相关操作，为了能够体现项目的可扩展性和锻炼C++编程的技能，又定义了扩展接口，即项目课和评估课等不同的类型（即为基础课的派生类）。同时由于要求课程id是唯一的，需要将课程id定义为static变量，并在类的外部初始化。

二、根据项目功能要求，可以进行模块划分，分成两个模块：命令输入及处理和课程存储及管理。既而得出类的划分，分为课程类、课程管理类和命令管理类。课程对象存储每个课程的信息，课程管理对象对课程列表进行维护和管理，命令管理对象对命令进行管理。具体来说：

1、课程类：类成员需要包括课程Id和课程名称，类成员函数至少包括构造函数（参数为课程名称）、拷贝构造函数、返回和设置课程名称、获得课程id和打印课程信息函数（需要重载operator<<）等。

2、课程管理类：类成员至少包含课程列表，类成员函数至少包括构造函数（参数为课程对象vector容器）、获取课程数目、添加课程（参数为课程名称或课程对象）、删除课程（删除最新课程、指定id或指定名称）、打印课程列表、打印课程（最长名称、指定id或指定名称）等。

3、命令管理类：类成员至少需要命令列表和课程管理对象，类成员函数至少包括初始化函数（课程及命令信息初始化）、打印帮助信息和命令处理函数。 现在根据现有的类的划分，每个类都有.cpp和.h，然后在定义一个Cmd.h，其中定义所有支持的命令数字，还需要主函数main.cpp和Makefile文件。说到这里，这个项目的整体架构已经成形，接下来就是如何实现。 这里附上每个类.cpp的具体实现，一句一句敲上的，记录一下。

//------------------------------Course.cpp-------------------------------------
#include<iostream>
#include"Course.h"
using namespace std;
// Course 类成员函数
//初始化静态成员，默认第一个课程Id为1
int Course::currentId = 1;
//课程类构造函数
Course::Course()
{
    //将currentId当前值赋值给id，再将currentId自增
    id = currentId++;
    //默认课程名称为空字符串
    name = "";
}
//课程类拷贝构造函数
Course::Course(const Course& course)
{
    id = course.GetId();
    name = course.GetName();
}
//打印课程信息
void Course::PrintInfo() const{
    cout<<"Course: "<< id <<" : "<< name << endl;
}
//友元函数：读取输入创建新的课程
void read(istream& is, Course& item){
    is >> item.name;
}
//友元函数：操作符<<重载函数，当cout<<输出课程信息时使用
ostream& operator<<(ostream& os, const Course& course)
{
    os << "Course: "<< course.id <<" : " << course.name;
    return os;
}
//ProjectCourse 类成员函数
//打印课程信息
void ProjectCourse::PrintInfo() const{
    cout<<"ProjectCourse: "<< id <<" : "<<name<<" : "<<tag<< endl;
}
//JudgeCourse 类成员函数
//打印课程信息
void JudgeCourse::PrintInfo() const{
    cout<<"JudgeCourse: "<< id <<" : "<<name<<" : "<<time<<endl;
}

//---------------------------------------CourseManager.cpp--------------------------
#include<stdexcept>
#include<iostream>
#include "CourseManager.h"

using namespace std;

//构造函数，参数为课程vector
CourseManager::CourseManager(const vector<Course>& course){
    for(auto curs = course.begin();curs!=course.end();curs++)
        courseList.push_back(*curs);
}
//添加课程函数（参数为课程名称）
void CourseManager::AddCourse(const string& courseName){
    Course course(courseName);
    courseList.push_back(course);
}
//添加课程函数（参数为课程对象）
void CourseManager::AddCourse(const Course& course){
    courseList.push_back(course);
}

//删除最后一个课程
void CourseManager::RemoveLast(){
    try
    {
        //如果课程非空，则删除最后一门课程
        if(!courseList.empty()){
            courseList.pop_back();
            cout<<"Deleted successfully!"<<endl;
        }
        //如果课程为空，则抛出异常被catch捕获
        else{
            throw runtime_error("Deleted error, there is no course!");
        }
    }
    catch(runtime_error err){
        cout<<err.what()<<endl;
    }
}
//删除课程：删除指定id的课程
void CourseManager::RemoveById(int id){
    int index = FindCourse(id);
    if(index>0)
        courseList.erase(courseList.begin()+index);
    else
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
}
//删除课程：删除指定名称的课程
void CourseManager::RemoveByName(const string& name){
    int index = FindCourse(name);
    if(index>0)
        courseList.erase(courseList.begin()+index);
    else
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
}
//打印课程列表
void CourseManager::PrintAllCourse(){
    cout<<"CourseList: "<<endl;
    //遍历courseList，打印出所有course信息
    for(auto curs = courseList.begin();curs!=courseList.end();curs++)
        cout<<*curs<<endl;
}
//打印指定课程（指定id）
void CourseManager::PrintCourse(int id){
    int index = FindCourse(id);
    if(index > 0)
        cout<<courseList[index]<<endl;
    else
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
}
//打印指定课程（指定名称）
void CourseManager::PrintCourse(const string& name){
    int index = FindCourse(name);
    if(index>0)
        cout<<courseList[index]<<endl;
    else
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
}
//打印最长名称课程函数
void CourseManager::PrintLongName(){
    int maxLen = 0;
    //遍历courseList，查找最长名称
    for(auto curs = courseList.begin();curs!=courseList.end();curs++){
        int currentLen = curs->GetName().size();
        if(currentLen>maxLen)
            maxLen = currentLen;
    }
    //遍历courseList，打印最长名称课程
    for(auto curs = courseList.begin();curs!=courseList.end();curs++){
        if(curs->GetName().size()==maxLen)
            cout<<*curs<<endl;
    }
}
//根据id查找课程，返回课程在vector的索引
int CourseManager::FindCourse(int id){
    for(int i=0;i<courseList.size();i++){
        if(courseList[i].GetId()==id)
            return i;
    }
    return -1;
}
//根据名称查找课程，返回课程在vector的索引
int CourseManager::FindCourse(const string& name){
    for(int i=0;i<courseList.size();i++){
        if(courseList[i].GetName()==name)
            return i;
    }
    return -1;
}

//------------------------------------CmdManager.cpp-----------------------------
#include<iostream>
#include "CmdManager.h"

using namespace std;

//初始化函数
void CmdManager::Init(){
    //初始化课程列表
    manager.AddCourse("Linux");
    manager.AddCourse("NodeJS");
    manager.AddCourse("C++");
    manager.AddCourse("Python");
    manager.AddCourse("Spark");
    manager.AddCourse("Hadoop");
    manager.AddCourse("Ruby");
    manager.AddCourse("Java");
    //初始化命令列表
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_PrintHelp,"Help Info"));
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_PrintCourse,"Course List"));
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_PrintCourseNum,"Course Number"));
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_PrintLongName,"Longest Course Name"));
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_RemoveLastCourse,"Remove Last Course"));
    cmdMap.insert(pair<CourseCmd,string>(Cmd_exit,"Exit"));
}
//打印帮助信息
void CmdManager::PrintAllHelp() const{
    cout<<"Cmd List: "<<endl;
    for(auto iter = cmdMap.begin();iter!=cmdMap.end();iter++)
        cout<<iter->first<<":"<<iter->second<<endl;
}
//根据命令查询帮助信息
void CmdManager::PrintCmdHelp(const CourseCmd cmd) const{
    auto iter = cmdMap.find(cmd);
    if(iter != cmdMap.end())
        cout<<iter->first<<":"<<iter->second<<endl;
    else
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
}
//处理命令操作，如果返回false则表示退出程序，其他情况返回true
bool CmdManager::HandleCmd(const CourseCmd cmd){
    auto iter = cmdMap.find(cmd);
    if(iter == cmdMap.end()){
        cout<<"NOT FOUND"<<endl;
        return true;
    }
    switch(cmd){
        case Cmd_PrintHelp: PrintAllHelp();break;
        case Cmd_PrintCourse: manager.PrintAllCourse();break;
        case Cmd_PrintCourseNum: cout<<manager.GetCourseNum()<<endl;break;
        case Cmd_PrintLongName: manager.PrintLongName();break;
        case Cmd_RemoveLastCourse: manager.RemoveLast();break;
        case Cmd_exit:return false;
        default: return true;
    }
    return true;
}

//-----------------------------------------main.cpp---------------------------------
#include "CmdManager.h"
using namespace std;

int main()
{
    //输入的命令
    int cmd;
    //创建命令管理对象
    CmdManager cmdManager;
    cmdManager.Init();
    //打印帮助信息
    cmdManager.PrintAllHelp();
    cout<<"New Command: ";
    //进入主循环并处理输入信息
    while(cin>>cmd){
        if(cin.good()){
            bool exitCode = cmdManager.HandleCmd((CourseCmd)cmd);
            if(!exitCode)
                return 0;
        }
        cout<<"---------------------------------"<<endl;
        cout<<"New Command: ";

        //清理输入流，避免刚才流中的字符影响后续输入
        cin.clear();
        cin.ignore();
    }
    return 0;
}

这里需要说明几点：

（1）在CourseManager类中需要存储课程列表，即包含一个Course容器，这里使用的vector容器，因为我们需要根据id和名称查找课程，并且需要删除最后的课程操作，顺序容器是最好的选择。

（2）在CmdManager类中包含课程管理对象和命令行列表，在这里优先选择关联容器map，因为map中存储的对象既是key又是value，并且不允许有重复的key，map存储的对象是必须具有可排序性的，默认采用less排序行为。这里使用map既要存储命令值又要存储相应的提示信息。