Java中嵌套Map结构的数据访问与遍历实践

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * Marks类封装了一个学期内所有科目的成绩。
 */
public class Marks {
    // 使用final修饰，确保subjectMark实例一旦创建就不会被替换
    private final Map<String, Integer> subjectMark = new HashMap<>();

    /**
     * 添加或更新指定科目的成绩。
     * @param subject 科目名称
     * @param mark 成绩
     */
    public void addSubjectMark(String subject, int mark) {
        subjectMark.put(subject, mark);
    }

    /**
     * 获取当前学期的所有科目成绩映射。
     * 返回一个不可修改的视图，以保护内部数据不被外部直接修改。
     * 如果允许外部修改，可以直接返回 subjectMark。
     * @return 包含科目和成绩的Map
     */
    public Map<String, Integer> getSubjectMark() {
        // 返回一个不可修改的Map视图，增强封装性
        return java.util.Collections.unmodifiableMap(subjectMark);
        // 如果需要允许外部直接修改，则直接返回：
        // return subjectMark;
    }
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * RecordBook类管理所有学期的科目成绩。
 */
public class RecordBook {

    // 存储学期到Marks对象的映射
    private final Map<Integer, Marks> semesterSubjectMark = new HashMap<>();

    /**
     * 为指定学期添加或更新一个科目的成绩。
     * 如果该学期尚无成绩记录，则会先创建一个新的Marks对象。
     * @param semester 学期编号
     * @param subject 科目名称
     * @param mark 成绩
     */
    public void addSemester(int semester, String subject, int mark) {
        // 尝试获取指定学期的Marks对象
        Marks marks = semesterSubjectMark.get(semester);
        // 如果该学期还没有Marks对象，则创建一个新的并放入Map
        if (marks == null) {
            marks = new Marks();
            semesterSubjectMark.put(semester, marks);
        }
        // 调用Marks对象的方法添加科目成绩
        marks.addSubjectMark(subject, mark);
    }

    /**
     * 计算所有学期的平均绩点（GPA）。
     * 此方法展示了如何遍历嵌套的Map结构。
     */
    public void gpa() {
        int totalWeightedMark = 0; // 总加权分数
        int totalCredit = 0;       // 总学分

        // 遍历外层Map：semesterSubjectMark (学期 -> Marks对象)
        for (Map.Entry<Integer, Marks> semesterEntry : semesterSubjectMark.entrySet()) {
            // 获取当前学期的Marks对象
            Marks marks = semesterEntry.getValue();

            // 遍历内层Map：marks.getSubjectMark() (科目 -> 成绩)
            for (Map.Entry<String, Integer> subjectEntry : marks.getSubjectMark().entrySet()) {
                String subject = subjectEntry.getKey();
                int mark = subjectEntry.getValue();
                int credit = 0; // 科目学分

                // 示例：根据科目名称分配学分。
                // 在实际应用中，学分信息通常会从数据库、配置文件或独立的Subject类中获取。
                if ("Math".equals(subject)) {
                    credit = 4; // 假设数学是4学分
                } else if ("English".equals(subject)) {
                    credit = 3; // 假设英语是3学分
                } else if ("Physics".equals(subject)) {
                    credit = 4; // 假设物理是4学分
                } else if ("Chemistry".equals(subject)) {
                    credit = 3; // 假设化学是3学分
                }
                // 更多科目及学分...

                totalWeightedMark += mark * credit;
                totalCredit += credit;
            }
        }

        // 避免除以零错误
        if (totalCredit == 0) {
            System.out.println("没有记录的科目或学分，无法计算GPA。");
            return;
        }

        double averageGPA = (double) totalWeightedMark / totalCredit;

        System.out.println("总学分：" + totalCredit);
        System.out.println("总加权分数：" + totalWeightedMark);
        System.out.println("平均绩点 (GPA)：" + String.format("%.2f", averageGPA));
    }

    public static void main(String[] args) {
        RecordBook recordBook = new RecordBook();

        // 添加第一学期成绩
        recordBook.addSemester(1, "Math", 85);
        recordBook.addSemester(1, "English", 90);
        recordBook.addSemester(1, "Physics", 78);

        // 添加第二学期成绩
        recordBook.addSemester(2, "Math", 92);
        recordBook.addSemester(2, "Chemistry", 88);
        recordBook.addSemester(2, "English", 85);

        System.out.println("--- 计算GPA ---");
        recordBook.gpa();

        // 尝试添加一个新科目并重新计算
        recordBook.addSemester(1, "History", 70); // 假设历史是2学分
        System.out.println("\n--- 添加新科目后重新计算GPA ---");
        recordBook.gpa();
    }
}