本文深入探讨如何利用Java Stream API高效处理学生成绩数据。我们将学习如何收集、计算学生平均分，并在此基础上进行过滤和降序排序，最终以指定格式输出结果。文章强调通过预计算平均分来优化性能，并利用Stream API的强大功能简化代码逻辑。
1. 数据收集与初始存储
在处理学生成绩数据时，通常需要将每个学生的多个成绩关联起来。一个常见的做法是使用 map
以下代码片段展示了如何从标准输入读取学生姓名和成绩，并将其存储到 Map 中：
import java.util.*; import java.util.stream.Collectors; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int n = Integer.parseInt(scanner.nextLine()); // 读取学生-成绩对的数量 Map<String, List<double>> records = new HashMap<>(); // 循环读取数据并存储 while(n > 0){ String name = scanner.nextLine(); double grade = Double.parseDouble(scanner.nextLine()); // 如果学生不存在，则添加新列表；否则，将成绩添加到现有列表 records.putIfAbsent(name, new ArrayList<>()); records.get(name).add(grade); n--; } // ... 后续处理 } }
2. Stream API处理的挑战与优化思路
在处理完原始数据后，我们需要执行以下操作：
- 计算每个学生的平均分。
- 过滤掉平均分低于特定阈值（例如 4.50）的学生。
- 根据平均分进行降序排序。
- 以指定格式打印结果。
最初的实现可能会在 Filter 和 sorted 操作中多次计算平均分，这会导致性能下降。例如，在 sorted 操作的 Comparator 中再次计算平均分，不仅冗余，而且将 double 类型的差值强制转换为 int ((int) (average2 – average1)) 可能导致排序不准确，因为小数部分的差异会被截断。
为了解决这个问题，最佳实践是预先计算并存储平均分。我们可以将原始的 Map
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3. 预计算学生平均分
使用 Java Stream API 的 Collectors.toMap 可以优雅地完成这一转换：
// 将原始记录转换为包含平均分的Map Map<String, Double> recordsWithAverage = records.entrySet() .stream() .collect(Collectors.toMap( Map.Entry::getKey, // 使用原始Map的键作为新Map的键（学生姓名） e -> e.getValue().stream().mapToDouble(x -> x).average().orElse(0.0) // 计算平均分，如果列表为空则默认为0.0 ));
注意事项： average() 方法返回一个 OptionalDouble。为了避免在学生没有成绩时调用 getAsDouble() 抛出 NoSuchElementException，我们使用 orElse(0.0) 提供一个默认值（例如 0.0），尽管在本场景中，根据问题描述，每个学生都会有成绩。
4. 过滤、排序与输出
有了包含平均分的 recordsWithAverage 之后，后续的过滤和排序操作将变得更加高效和简洁。
// 对包含平均分的Map进行过滤、排序和输出 recordsWithAverage.entrySet() .stream() .filter(e -> e.getValue() >= 4.50) // 过滤平均分大于或等于4.50的学生 .sorted(Map.Entry.comparingByValue(Comparator.reverseOrder())) // 按平均分降序排序 .foreach(pair -> { // 格式化输出：姓名 -> 平均分 (保留两位小数) System.out.printf("%s -> %.2f%n", pair.getKey(), pair.getValue()); });
代码解析：
- filter(e -> e.getValue() >= 4.50)：直接使用 Map.Entry 的值（即平均分）进行过滤。
- sorted(Map.Entry.comparingByValue(Comparator.reverseOrder()))：这是排序的关键。
- forEach(pair -> System.out.printf(“%s -> %.2f%n”, pair.getKey(), pair.getValue()))：遍历排序后的结果，并使用 printf 方法以指定格式输出，其中 %.2f 用于将 double 值格式化为保留两位小数的浮点数。
5. 完整代码示例
结合以上所有步骤，完整的解决方案如下：
import java.util.*; import java.util.stream.Collectors; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int n = Integer.parseInt(scanner.nextLine()); // 1. 数据收集与初始存储 Map<String, List<Double>> records = new HashMap<>(); while(n > 0){ String name = scanner.nextLine(); double grade = Double.parseDouble(scanner.nextLine()); records.putIfAbsent(name, new ArrayList<>()); records.get(name).add(grade); n--; } // 2. 预计算学生平均分 Map<String, Double> recordsWithAverage = records.entrySet() .stream() .collect(Collectors.toMap( Map.Entry::getKey, e -> e.getValue().stream().mapToDouble(x -> x).average().orElse(0.0) // 处理空列表情况 )); // 3. 过滤、排序与输出 recordsWithAverage.entrySet() .stream() .filter(e -> e.getValue() >= 4.50) // 过滤平均分 .sorted(Map.Entry.comparingByValue(Comparator.reverseOrder())) // 按平均分降序排序 .forEach(pair -> { System.out.printf("%s -> %.2f%n", pair.getKey(), pair.getValue()); // 格式化输出 }); scanner.close(); // 关闭Scanner } }
总结
通过本教程，我们学习了如何使用 Java Stream API 高效地处理和排序复杂数据结构。核心优化点在于：
- 避免重复计算： 在进行过滤和排序之前，预先计算并存储派生值（如平均分），可以显著提高性能。
- 善用 Collectors： Collectors.toMap 等方法提供了强大的数据转换能力，能够将一种集合类型高效地转换为另一种。
- 利用 Comparator 工具方法： Map.Entry.comparingByValue() 和 Comparator.reverseOrder() 等 Comparator 工厂方法使排序逻辑更加简洁和易读，同时避免了 double 到 int 强制类型转换可能导致的精度问题。
掌握这些技巧，将有助于您编写更高效、更具可读性的 Java Stream API 代码。
