Java 实战：图书管理系统（ArrayList 应用）

Java-day20-5

一、项目需求分析

设计一个图书管理系统，支持图书信息的增删查、统计与排序功能，核心需求如下：

1. 使用 ArrayList 存储图书对象（封装书名、作者、价格属性）；

2. 实现核心功能：添加图书、按书名删除图书、按书名查询价格、计算所有图书平均价格、按价格升序排序输出；

3. 通过控制台菜单与用户交互，支持重复操作直至选择退出；

4. 处理边界情况（如查询/删除不存在的图书、无图书时计算平均价格等）。

**技术选型**：

- 存储容器：ArrayList（动态数组，支持高效增删查改，适配图书列表管理场景）；

- 数据封装：自定义 Book 实体类，封装图书核心属性；

- 交互方式：控制台菜单（Scanner 类）；

- 核心技术：ArrayList 增删查方法、对象属性操作、集合排序（Collections.sort()）、平均值计算。

二、项目实现步骤

2.1 图书实体类（Book.java）

首先定义图书实体类，封装书名、作者、价格属性，提供构造方法和 getter/setter 方法，重写 toString() 方便输出。

```java

/*** 图书实体类：封装图书信息（书名、作者、价格）*/public class Book {// 私有属性private String bookName; // 书名（唯一标识图书）private String author; // 作者private double price; // 价格// 构造方法public Book(String bookName, String author, double price) {this.bookName = bookName;this.author = author;this.price = price;}// getter/setter 方法public String getBookName() {return bookName;}public void setBookName(String bookName) {this.bookName = bookName;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}// 重写toString()：自定义图书信息输出格式@Overridepublic String toString() {return "书名：《" + bookName + "》，作者：" + author + "，价格：" + price + " 元";}}

```

2.2 核心功能实现（BookManagementSystem.java）

``java

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.Comparator;import java.util.Scanner;/*** 图书管理系统：基于ArrayList实现图书的增删查、统计与排序*/public class BookManagementSystem {// 初始化ArrayList：存储图书对象private static ArrayList bookList = new ArrayList<>();private static Scanner scanner = new Scanner(System.in);public static void main(String[] args) {showMenu(); // 显示系统菜单}/*** 显示系统主菜单，接收用户选择并执行对应功能*/private static void showMenu() {while (true) {System.out.println("\n======= 图书管理系统 =======");System.out.println("1. 添加图书");System.out.println("2. 按书名删除图书");System.out.println("3. 按书名查询图书价格");System.out.println("4. 计算所有图书平均价格");System.out.println("5. 按价格升序排序并输出");System.out.println("6. 退出系统");System.out.print("请输入功能编号（1-6）：");// 接收用户选择（处理非数字输入）int choice;try {choice = Integer.parseInt(scanner.nextLine().trim());} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("输入无效！请输入1-6之间的数字。");continue;}// 根据选择执行对应功能switch (choice) {case 1:addBook();break;case 2:deleteBookByName();break;case 3:queryPriceByName();break;case 4:calculateAveragePrice();break;case 5:sortBooksByPriceAsc();break;case 6:System.out.println("退出系统成功！感谢使用～");scanner.close();System.exit(0);break;default:System.out.println("功能编号无效！请输入1-6之间的数字。");}}}/*** 功能1：添加图书*/private static void addBook() {System.out.println("\n======= 添加图书 =======");System.out.print("请输入书名：");String bookName = scanner.nextLine().trim();System.out.print("请输入作者：");String author = scanner.nextLine().trim();System.out.print("请输入价格（单位：元）：");// 处理价格输入（必须为正数）double price;try {price = Double.parseDouble(scanner.nextLine().trim());if (priceSystem.out.println("价格无效！必须输入大于0的数字。");return;}} catch (NumberFormatException e) {System.out.println("价格输入无效！请输入数字。");return;}// 验证书名非空if (bookName.isEmpty() || author.isEmpty()) {System.out.println("书名和作者不能为空！添加失败。");return;}// 添加图书到集合bookList.add(new Book(bookName, author, price));System.out.println("图书添加成功！" + new Book(bookName, author, price));}/*** 功能2：按书名删除图书（支持模糊匹配？需求为“根据书名删除”，此处按精确匹配实现）*/private static void deleteBookByName() {System.out.println("\n======= 按书名删除图书 =======");if (bookList.isEmpty()) {System.out.println("当前图书库为空，无图书可删除！");return;}System.out.print("请输入要删除的图书书名（精确匹配）：");String targetName = scanner.nextLine().trim();boolean isDeleted = false;// 遍历图书列表，查找并删除目标图书for (int i = 0; i < bookList.size(); i++) {Book book = bookList.get(i);if (book.getBookName().equals(targetName)) {bookList.remove(i); // 移除指定索引的图书System.out.println("删除成功！删除的图书信息：" + book);isDeleted = true;break; // 假设书名唯一，删除第一个匹配项后退出}}if (!isDeleted) {System.out.println("未找到书名为《" + targetName + "》的图书，删除失败。");}}/*** 功能3：按书名查询图书价格*/private static void queryPriceByName() {System.out.println("\n======= 按书名查询图书价格 =======");if (bookList.isEmpty()) {System.out.println("当前图书库为空，无图书可查询！");return;}System.out.print("请输入要查询的图书书名（精确匹配）：");String targetName = scanner.nextLine().trim();boolean isFound = false;// 遍历图书列表，查找目标图书for (Book book : bookList) {if (book.getBookName().equals(targetName)) {System.out.println("查询结果：" + book);isFound = true;break; // 假设书名唯一}}if (!isFound) {System.out.println("未找到书名为《" + targetName + "》的图书。");}}/*** 功能4：计算所有图书的平均价格*/private static void calculateAveragePrice() {System.out.println("\n======= 计算所有图书平均价格 =======");if (bookList.isEmpty()) {System.out.println("当前图书库为空，无法计算平均价格！");return;}// 计算总价格double totalPrice = 0;for (Book book : bookList) {totalPrice += book.getPrice();}// 计算平均价格（保留2位小数）double averagePrice = totalPrice / bookList.size();System.out.printf("图书总数：%d 本，总价格：%.2f 元，平均价格：%.2f 元%n",bookList.size(), totalPrice, averagePrice);}/*** 功能5：按价格升序排序并输出图书信息*/private static void sortBooksByPriceAsc() {System.out.println("\n======= 按价格升序排序结果 =======");if (bookList.isEmpty()) {System.out.println("当前图书库为空，无图书可排序！");return;}// 创建临时列表进行排序，避免修改原列表顺序ArrayList sortedList = new ArrayList<>(bookList);// 按价格升序排序（使用Comparator匿名内部类）Collections.sort(sortedList, new Comparator() {@Overridepublic int compare(Book b1, Book b2) {// 处理double类型比较，避免精度问题return Double.compare(b1.getPrice(), b2.getPrice());}});// 输出排序后的图书信息System.out.println("排序结果（价格从低到高）：");for (int i = 0; i < sortedList.size(); i++) {System.out.println((i + 1) + ". " + sortedList.get(i));}}}

```

三、核心技术解析

3.1 ArrayList 核心操作

- **添加图书**：通过 add() 方法将新创建的 Book 对象存入 ArrayList，动态扩容无需手动管理容量；

- **删除图书**：通过 get(index) 遍历列表，找到目标图书后调用 remove(index) 移除（按索引删除效率更高）；

- **查询图书**：增强 for 循环遍历列表，通过 getBookName() 匹配书名，查找目标图书；

- **排序处理**：创建原列表的副本进行排序，避免修改原数据顺序，通过 Collections.sort() 结合 Comparator 实现自定义排序规则。

3.2 实体类封装思想

- 自定义 Book 类，将图书的属性（书名、作者、价格）私有化，通过 getter/setter 方法控制属性访问，保证数据安全性；

- 重写 toString() 方法，自定义图书信息的输出格式，简化打印逻辑。

3.3 排序实现逻辑

- 使用 Collections.sort() 方法对 ArrayList 进行排序，传入 Comparator 匿名内部类自定义排序规则；

- 通过 Double.compare(b1.getPrice(), b2.getPrice()) 实现价格升序排序，避免直接使用 - 运算导致的精度问题；

- 排序前创建原列表的副本（new ArrayList<>(bookList)），确保原列表的顺序不被修改，符合实际使用场景。

3.4 边界情况处理

- 空列表校验：所有功能执行前先判断 bookList.isEmpty()，避免无图书时执行无效操作；

- 输入校验：价格必须为大于0的数字，书名/作者不能为空，非数字功能编号给出友好提示；

- 查找/删除失败提示：当未找到目标图书时，明确告知用户结果，提升交互体验。

四、运行效果演示

4.1 主菜单展示

======= 图书管理系统 =======

1. 添加图书

2. 按书名删除图书

3. 按书名查询图书价格

4. 计算所有图书平均价格

5. 按价格升序排序并输出

6. 退出系统

请输入功能编号（1-6）：

4.2 功能1：添加图书

======= 添加图书 =======

请输入书名：Java编程思想

请输入作者：Bruce Eckel

请输入价格（单位：元）：108.0

图书添加成功！书名：《Java编程思想》，作者：Bruce Eckel，价格：108.0 元

======= 添加图书 =======

请输入书名：SpringBoot实战

请输入作者：Craig Walls

请输入价格（单位：元）：89.0

图书添加成功！书名：《SpringBoot实战》，作者：Craig Walls，价格：89.0 元

======= 添加图书 =======

请输入书名：MySQL必知必会

请输入作者：Ben Forta

请输入价格（单位：元）：59.0

图书添加成功！书名：《MySQL必知必会》，作者：Ben Forta，价格：59.0 元

4.3 功能3：查询图书价格

======= 按书名查询图书价格 =======

请输入要查询的图书书名（精确匹配）：Java编程思想

查询结果：书名：《Java编程思想》，作者：Bruce Eckel，价格：108.0 元

4.4 功能4：计算平均价格

======= 计算所有图书平均价格 =======

图书总数：3 本，总价格：256.00 元，平均价格：85.33 元

4.5 功能5：按价格升序排序

======= 按价格升序排序结果 =======

排序结果（价格从低到高）：

1. 书名：《MySQL必知必会》，作者：Ben Forta，价格：59.0 元

2. 书名：《SpringBoot实战》，作者：Craig Walls，价格：89.0 元

3. 书名：《Java编程思想》，作者：Bruce Eckel，价格：108.0 元

4.6 功能2：删除图书

======= 按书名删除图书 =======

请输入要删除的图书书名（精确匹配）：SpringBoot实战

删除成功！删除的图书信息：书名：《SpringBoot实战》，作者：Craig Walls，价格：89.0 元

4.7 功能6：退出系统

请输入功能编号（1-6）：6

退出系统成功！感谢使用～

五、扩展功能与优化

5.1 支持书名模糊查询/删除

当前实现为精确匹配书名，可修改查询/删除逻辑，支持模糊匹配（包含目标关键词即视为匹配）：

```java

// 模糊查询示例（修改queryPriceByName方法）for (Book book : bookList) {if (book.getBookName().contains(targetName)) { // 包含关键词即匹配System.out.println("查询结果：" + book);isFound = true;}}

```

5.2 去重添加（避免重复书名）

添加图书时校验是否已存在相同书名，避免重复添加：

```java

// 添加图书前校验for (Book book : bookList) {if (book.getBookName().equals(bookName)) {System.out.println("已存在书名《" + bookName + "》的图书，添加失败。");return;}}5.3 支持按价格降序排序在排序功能中增加排序方向选择，支持升序/降序切换：javaSystem.out.print("请选择排序方向（1-升序，2-降序）：");int sortDir = Integer.parseInt(scanner.nextLine().trim());Collections.sort(sortedList, new Comparator() {@Overridepublic int compare(Book b1, Book b2) {if (sortDir == 1) {return Double.compare(b1.getPrice(), b2.getPrice()); // 升序} else {return Double.compare(b2.getPrice(), b1.getPrice()); // 降序}}});

```

5.4 持久化存储（文件/数据库）

当前图书数据仅存储在内存中，程序重启后丢失，可扩展为文件存储（如txt、JSON）或数据库存储（如MySQL），实现数据持久化。

六、总结：项目实战要点

1. **ArrayList 应用场景**：适合需要动态存储对象、频繁进行增删查操作的场景，图书管理系统中通过 ArrayList 高效管理图书列表；

2. **面向对象封装**：通过 Book 实体类封装图书属性，降低代码耦合度，提高代码可读性和维护性；

3. **核心逻辑设计**：

- 增删查：基于 ArrayList 的遍历和索引操作实现，结合属性匹配查找目标图书；

- 统计排序：通过遍历计算总价格实现平均值统计，使用 Collections.sort() 结合 Comparator 实现自定义排序；

4. **用户体验优化**：完善的输入校验、边界情况处理和友好的结果提示，让系统更易用、更健壮。

本项目覆盖了 ArrayList 集合的核心操作、实体类封装、集合排序等关键知识点，是 Java 基础集合实战的典型案例。通过扩展功能的练习，可进一步加深对 Java 集合、面向对象编程的理解，为后续复杂系统开发奠定基础。