小杰python高级——小项目——成绩管理系统

项目名称：学生成绩数据可视化项目

项目时间：一天

项目成绩：100分，占总成绩的60%

项目提交：源码+效果视频

项目功能：

根据给定的学生成绩进行数据统计与分析，客户端界面如下：

**********************************************

|学生成绩管理系统|

-------------------------

***************1统计数据********************

***************2查询成绩********************

***************3绘制图表********************

**********************************************

基本要求（80分）：

• 客户端根据输入的指令，发送给服务器，服务器进行相应的动作响应
• 统计数据：将每门课的最高分、最低分、平均分、及格率进行统计，并存放在当前excel表的新sheet中，服务器将数据统计完成后给客户端回复"统计完成"
• 查询成绩：可以根据人名进行查询课程成绩，也可以查看每门课的课程名称查看最高分、最低分、平均分、及格率，将查找到的内容在客户端运行窗口进行显示
• 绘制图表：根据每门课的及格率绘制饼图；根据C语言成绩的前5名绘制成绩走势折线图；服务器绘制完成后给客户端回复“绘制完成”，并将图片数据回复给客户端，客户端进行绘制图像

扩展功能（20分）：

• 实现并发服务器（多个客户端可以连接一个服务器）

client：

import time
import numpy as np
import pandas as pd
import socket as st
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec


def user_face():
    # 封装封面
    print("************************************************")
    print("              |学生成绩管理系统|")
    print("        -------------------------")
    print("  ***************1统计数据********************")
    print("  ***************2查询成绩********************")
    print("  ***************3绘制图表********************")
    print("  ***************4关闭程序********************")
    print("************************************************")


if __name__ == '__main__':
    # 进行客服端与服务器的连接
    socket1 = st.socket(st.AF_INET, st.SOCK_STREAM)
    socket1.connect(('192.168.0.106', 7777))
    print('连接到服务器')
    off = '与服务器连接成功'
    socket1.send(off.encode())  # 传递给服务器确保连接成功
    time.sleep(1)

    user_face()
    # 开始实现项目功能
    while True:
        op = input("请输入指令1,2,3,4指定查询内容")
        if op == '4':
            socket1.sendall(op.encode())  # 发送数据
            socket1.close()  # 关闭socket连接
            break
        elif op not in ['1', '2', '3']:
            print("请输入正确指令")
            continue
        socket1.sendall(op.encode())  # 发送数据
        if op == '1':
            data = socket1.recv(1024).decode()  # 接收数据
            print(data)
        elif op == '2':
            name = input("请输入要查看成绩的姓名或课程名称：")
            socket1.sendall(name.encode())
            print(socket1.recv(1024).decode())
        elif op == '3':
            # fig = socket1.recv(1024).decode()
            arr = plt.imread('./figure1.png')
            plt.imshow(arr)
            plt.show()
            continue
    exit()

server：

import numpy as np
import pandas as pd
import socket as st
import time
import json
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec
from openpyxl import load_workbook
from openpyxl.utils.dataframe import dataframe_to_rows

# 设置中文显示的字体
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
# 解决负号显示为方块的问题
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# 读取
all_sheets = pd.read_excel('./学生成绩信息表.xlsx', sheet_name=['C基础', '数据结构', 'STM32', 'C++'],
                           usecols=['姓名', '考试成绩'])


def sheet():
    """
    构建一个只有成绩和姓名的dataframe
    :return: merged_data
    """
    # 为每个工作表的成绩列添加课程名称作为后缀，避免合并后列名冲突
    for course in all_sheets:
        # 重命名考试成绩列为"课程名_成绩"
        all_sheets[course] = all_sheets[course].rename(
            columns={'考试成绩': f'{course}_成绩'}
        )
    # 从第一个工作表开始，逐步合并所有表
    # 初始合并结果为第一个工作表数据
    df_merged = all_sheets['C基础']
    # 依次合并其他工作表
    for course in ['数据结构', 'STM32', 'C++']:
        df_merged = df_merged.merge(
            all_sheets[course],  # 要合并的表
            on='姓名',  # 合并键（姓名）
            how='outer'  # 外连接：保留所有表中的姓名
        )
    # 未设置姓名索引前数据
    df = df_merged
    # 设置姓名为索引
    df_merged.set_index('姓名', inplace=True)
    return df, df_merged


def tongji():
    df, df_merged = sheet()
    # 统计每门课的最高分、最低分、平均分和及格率
    stats = pd.DataFrame()
    stats['最高分'] = df_merged.max()
    stats['最低分'] = df_merged.min()
    stats['平均分'] = df_merged.mean()
    stats['及格率'] = (df_merged >= 70).sum() / df_merged.shape[0]
    # stats1 = stats.T
    # 将人与各门特殊值连接，生成一个表
    # ret = pd.concat([df_merged, stats1], axis=0)
    with pd.ExcelWriter('./学生成绩信息表.xlsx', mode='a', if_sheet_exists='replace', engine='openpyxl') as writer:
        stats.to_excel(writer, sheet_name="汇总")
    temp = pd.read_excel('./学生成绩信息表.xlsx', sheet_name=['汇总'], usecols=['及格率'])
    return stats


def search_grade(name):
    """
    查询成绩
    :param name:
    :return:
    """
    # 引用自定义的函数，引用其数据
    df1, df_merged1 = sheet()
    stats1 = tongji()
    # 转置一下，dataframe无法输出行
    ret = stats1.T
    ret1 = df_merged1.T
    # 查询各科成绩特点
    if name in ret.columns:
        zhi = ret[name]
        return zhi
    # 查询个人分数
    elif name in ret1.columns:
        zhi = ret1[name]
        return zhi


def draw():
    # 创建画布
    fig = plt.figure(figsize=(8, 5))
    # 创建2行5列的网格布局，但第二行将合并为一个子图
    gs = GridSpec(2, 4, figure=fig, height_ratios=[1, 1])  # 两行高度比例相同
    # 第二行的1个整体子图，横跨所有5列
    ax_bottom = fig.add_subplot(gs[1, :])  # 第二行，所有列
    ax_bottom.set_title('5')
    # 调整布局间距
    plt.tight_layout()
    ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0])
    ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1])
    ax3 = fig.add_subplot(gs[0, 2])
    ax4 = fig.add_subplot(gs[0, 3])
    # 设置支持中文字体
    plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
    # 调用统计里及格率的参数
    temp1 = tongji()
    temp = temp1['及格率']
    # 绘制C语言、数据结构、stm32、C++ 及格率饼图
    ax1.pie([temp['C基础_成绩'], 1 - temp['C基础_成绩']], autopct='%0.2f%%', labels=['及格率', '不及格率'])
    ax1.set_title('C基础及格率')
    ax2.pie([temp['数据结构_成绩'], 1 - temp['数据结构_成绩']], autopct='%0.2f%%', labels=['及格率', '不及格率'])
    ax2.set_title('数据结构及格率')
    ax3.pie([temp['STM32_成绩'], 1 - temp['STM32_成绩']], autopct='%0.2f%%', labels=['及格率', '不及格率'])
    ax3.set_title('STM32及格率')
    ax4.pie([temp['C++_成绩'], 1 - temp['C++_成绩']], autopct='%0.2f%%', labels=['及格率', '不及格率'])
    ax4.set_title('C++及格率')

    # 前五名成绩获取
    df, df_merged = sheet()
    num = df_merged
    a = num[::][:5]
    print(a)
    # 第二行，所有列
    ax5 = fig.add_subplot(gs[1, :])
    # 根据C语言成绩的前5名绘制成绩走势折线图
    # 定义线条样式和颜色
    styles = ['-o', '-s', '-^', '-D']
    colors = ['#1f77b4', '#ff7f0e', '#2ca02c', '#d62728']
    # 绘制每门课程的折线图
    for i, column in enumerate(a.columns):
        plt.plot(a.index, a[column], styles[i], color=colors[i], label=column)
    # 添加标题和标签
    plt.title('各门课程成绩走势')
    plt.xlabel('学生姓名')
    plt.ylabel('成绩')
    # 设置Y轴范围，使图表右侧显示成绩
    plt.ylim(50, 130)
    # 添加图例
    plt.legend(fontsize=8)
    # 调整布局
    # plt.tight_layout()
    ax = plt.gca()
    # 保存图片为文件
    plt.savefig('./figure1.png')
    return


if __name__ == '__main__':
    # 建立连接
    sfd = st.socket(st.AF_INET, st.SOCK_STREAM)
    sfd.bind(('192.168.0.106', 7777))
    # sfd.connect(('192.168.0.106', 7777))
    sfd.listen(10)
    socket1, addr = sfd.accept()
    off = socket1.recv(60)
    # 接收客户端，查看是否连接成功
    print(off.decode())
    # 等待一下，防止时间偏
    time.sleep(1)

    while True:
        # 接收命令
        zhi_xing = socket1.recv(60)
        ming_ling = zhi_xing.decode()
        # 对命令进行相应操作
        if ming_ling == '4':
            break
        if ming_ling == '1':
            df0, df_merged0 = sheet()
            stats0 = tongji()
            one_data = '统计完成'
            # 1. 将字典序列化为JSON字符串
            json_str2 = json.dumps(one_data, ensure_ascii=False)
            # 2. 转换为字节流（UTF-8编码）
            bytes_data2 = json_str2.encode('utf-8')
            socket1.sendall(bytes_data2)
        elif ming_ling == '2':
            # 接收完整代码
            # received_code = sfd.recv(1024).decode()
            # data0 = exec(received_code)  # 直接执行，无需 seed
            # data0 = sfd.recv(1024).decode()
            data0 = socket1.recv(60).decode()
            result0 = search_grade(data0)
            # 1. 将字典序列化为JSON字符串
            # json_str = json.dumps(result0, ensure_ascii=False)
            # 2. 转换为字节流（UTF-8编码）
            # bytes_data = json_str.encode('utf-8')
            # 发送数据
            # socket1.sendall(result0)
            # socket1.sendall(result0.encode())
            # return0为Series对象，应先转化为字典
            result1 = result0.to_dict()
            json_str = json.dumps(result1, ensure_ascii=False)
            bytes_data5 = json_str.encode('utf-8')
            socket1.sendall(bytes_data5)
            print("字典数据已发送")
        elif ming_ling == '3':
            draw()
            arr0 = plt.imread('./figure1.png')
            # 1. 将字典序列化为JSON字符串
            # json_str1 = json.dumps(arr0, ensure_ascii=False)
            # 2. 转换为字节流（UTF-8编码）
            # bytes_data1 = json_str1.encode('utf-8')
            # 发送数据
            # socket1.sendall(bytes_data1)
            continue
    exit()