11、集合&学生管理系统

11.1.ArrayList

集合和数组的优势对比：

1. 长度可变
2. 添加数据的时候不需要考虑索引，默认将数据添加到末尾
   

11.1.1 ArrayList类概述

• 什么是集合

  ​ 提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以发生改变

• ArrayList集合的特点

  ​ 长度可以变化，只能存储引用数据类型。

• 泛型的使用

  ​ 用于约束集合中存储元素的数据类型

11.1.2 ArrayList类常用方法

11.1.2.1 构造方法

方法名	说明
public ArrayList()	创建一个空的集合对象

11.1.2.2 成员方法

方法名	说明
public boolean add(要添加的元素)	将指定的元素追加到此集合的末尾
public boolean remove(要删除的元素)	删除指定元素,返回值表示是否删除成功
public E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
public E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
public E get(int index)	返回指定索引处的元素
public int size()	返回集合中的元素的个数

11.1.2.3 示例代码

public class ArrayListDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

        //添加元素
        array.add("hello");
        array.add("world");
        array.add("java");

        //public boolean remove(Object o)：删除指定的元素，返回删除是否成功
        //        System.out.println(array.remove("world"));
        //        System.out.println(array.remove("javaee"));

        //public E remove(int index)：删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
        //        System.out.println(array.remove(1));

        //IndexOutOfBoundsException
        //        System.out.println(array.remove(3));

        //public E set(int index,E element)：修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
        //        System.out.println(array.set(1,"javaee"));

        //IndexOutOfBoundsException
        //        System.out.println(array.set(3,"javaee"));

        //public E get(int index)：返回指定索引处的元素
        //        System.out.println(array.get(0));
        //        System.out.println(array.get(1));
        //        System.out.println(array.get(2));
        //System.out.println(array.get(3)); //？？？？？？ 自己测试

        //public int size()：返回集合中的元素的个数
        System.out.println(array.size());

        //输出集合
        System.out.println("array:" + array);
    }
}

11.1.3 ArrayList存储字符串并遍历

11.1.3.1 案例需求

​ 创建一个存储字符串的集合，存储3个字符串元素，使用程序实现在控制台遍历该集合

11.1.3.2 代码实现

public class ArrayListDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建集合对象
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

        //2.添加元素
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        list.add("ddd");

        //3.遍历
        //快捷键: list.fori 正向遍历
        //list.forr 倒着遍历
        System.out.print("[");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i 依次表示集合里面的每一个索引

            if(i == list.size() - 1){
                //最大索引
                System.out.print(list.get(i));
            }else{
                //非最大索引
                System.out.print(list.get(i) + ", ");
            }
        }
        System.out.print("]");
    }
}

11.1.4 ArrayList存储学生对象并遍历

11.1.4.1 案例需求

​ 创建一个存储学生对象的集合，存储3个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合

11.1.4.2 代码实现

public class ArrayListDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建集合对象，用来存储数据
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();

        //2.创建学生对象
        Student s1 = new Student("zhangsan",16);
        Student s2 = new Student("lisi",15);
        Student s3 = new Student("wangwu",18);

        //3.把学生对象添加到集合中
        list.add(s1);
        list.add(s2);
        list.add(s3);

        //4.遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i 依次表示集合中的每一个索引
            Student stu = list.get(i);
            System.out.println(stu.getName() + ", " + stu.getAge());
        }



    }
}

11.1.5 查找用户的索引

需求：

1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。

用户属性为：id，username，password

2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。

如果存在，返回索引

如果不存在，返回-1

代码示例：

public class ArrayListDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        /*需求：
        1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。
        用户属性为：id，username，password
        2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。
        如果存在，返回索引
        如果不存在，返回-1*/


        //1.创建集合对象
        ArrayList<User> list = new ArrayList<>();

        //2.创建用户对象
        User u1 = new User("heima001", "zhangsan", "123456");
        User u2 = new User("heima002", "lisi", "1234");
        User u3 = new User("heima003", "wangwu", "1234qwer");

        //3.把用户对象添加到集合当中
        list.add(u1);
        list.add(u2);
        list.add(u3);

        //4.调用方法，通过id获取对应的索引
        int index = getIndex(list, "heima001");

        System.out.println(index);

    }


    //1.我要干嘛？  根据id查找对应的学生信息
    //2.我干这件事情需要什么才能完成？   集合 id
    //3.方法的调用处是否需要继续使用方法的结果？
    //要用必须返回，不要用可以返回也可以不返回
    //明确说明需要有返回值 int
    public static int getIndex(ArrayList<User> list, String id) {
        //遍历集合得到每一个元素
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            User u = list.get(i);
            String uid = u.getId();
            if(uid.equals(id)){
                return i;
            }
        }
        //因为只有当集合里面所有的元素都比较完了，才能断定id是不存在的。
        return -1;
    }
}

11.1.6 判断用户的是否存在

public class ArrayListDemo5 {
    public static void main(String[] args) {
       /* 需求：
        1，main方法中定义一个集合，存入三个用户对象。
        用户属性为：id，username，password
        2，要求：定义一个方法，根据id查找对应的学生信息。
        如果存在，返回true
        如果不存在，返回false*/

        //1.定义集合
        ArrayList<User> list = new ArrayList<>();

        //2.创建对象
        User u1 = new User("heima001","zhangsan","123456");
        User u2 = new User("heima002","lisi","12345678");
        User u3 = new User("heima003","wangwu","1234qwer");

        //3.把用户对象添加到集合当中
        list.add(u1);
        list.add(u2);
        list.add(u3);

        //4.调用方法，查询id是否存在
        boolean result = contains(list, "heima001");
        System.out.println(result);

    }

    //定义在测试类中的方法需要加static
    //1.我要干嘛？ 我要根据id查询学生是否存在
    //2.我干这件事情，需要什么才能完成？ 集合 id
    //3.方法的调用处是否需要使用方法的结果？
    //如果要用，必须返回，如果不用，可以返回也可以不返回
    //但是本题明确说明需要返回
    public static boolean contains(ArrayList<User> list, String id){
        //循环遍历集合，得到集合里面的每一个元素
        //再进行判断

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i 索引  list.get(i); 元素
            User u = list.get(i);
            //判断id是否存在，我是拿着谁跟谁比较
            //需要把用户对象里面的id拿出来再进行比较。
            String uid = u.getId();
            if(id.equals(uid)){
                return true;//return 关键字：作用就是结束方法。
            }
        }
        //只有当集合里面所有的元素全部比较完毕才能认为是不存在的。
        return false;
    }

}

11.2.学生管理系统

11.2.1学生管理系统实现步骤

• 案例需求

  ​ 针对目前我们的所学内容，完成一个综合案例：学生管理系统。该系统主要功能如下：

  ​ 添加学生：通过键盘录入学生信息，添加到集合中

  ​ 删除学生：通过键盘录入要删除学生的学号，将该学生对象从集合中删除

  ​ 修改学生：通过键盘录入要修改学生的学号，将该学生对象其他信息进行修改

  ​ 查看学生：将集合中的学生对象信息进行展示

  ​ 退出系统：结束程序

• 实现步骤

  1. 定义学生类，包含以下成员变量

     ​ private String sid // 学生id

     ​ private String name // 学生姓名

     ​ private String age // 学生年龄

     ​ private String address // 学生所在地

  2. 学生管理系统主界面的搭建步骤

     2.1 用输出语句完成主界面的编写
     2.2 用Scanner实现键盘输入
     2.3 用switch语句完成选择的功能
     2.4 用循环完成功能结束后再次回到主界面

  3. 学生管理系统的添加学生功能实现步骤

     3.1 定义一个方法，接收ArrayList集合
     3.2 方法内完成添加学生的功能
     ​ ①键盘录入学生信息
     ​ ②根据录入的信息创建学生对象
     ​ ③将学生对象添加到集合中
     ​ ④提示添加成功信息
     3.3 在添加学生的选项里调用添加学生的方法

  4. 学生管理系统的查看学生功能实现步骤

     4.1 定义一个方法，接收ArrayList集合
     4.2 方法内遍历集合，将学生信息进行输出
     4.3 在查看所有学生选项里调用查看学生方法

  5. 学生管理系统的删除学生功能实现步骤

     5.1 定义一个方法，接收ArrayList集合
     5.2 方法中接收要删除学生的学号
     5.3 遍历集合，获取每个学生对象
     5.4 使用学生对象的学号和录入的要删除的学号进行比较,如果相同，则将当前学生对象从集合中删除
     5.5 在删除学生选项里调用删除学生的方法

  6. 学生管理系统的修改学生功能实现步骤

     6.1 定义一个方法，接收ArrayList集合
     6.2 方法中接收要修改学生的学号
     6.3 通过键盘录入学生对象所需的信息，并创建对象
     6.4 遍历集合，获取每一个学生对象。并和录入的修改学生学号进行比较.如果相同，则使用新学生对象替换当前学生对象
     6.5 在修改学生选项里调用修改学生的方法

  7. 退出系统

     使用System.exit(0);退出JVM

11.2.2学生类的定义

package com.itheima.studentsystem;

public class Student {
    private String id;
    private String name;
    private int age;
    private String address;

 	//下面是空参，有参，get和set方法
}

11.2.3测试类的定义

public class StudentSystem {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();
        loop:
        while (true) {
            System.out.println("-----------------欢迎来到黑马学生管理系统-------------------");
            System.out.println("1:添加学生");
            System.out.println("2:删除学生");
            System.out.println("3:修改学生");
            System.out.println("4:查询学生");
            System.out.println("5:退出");
            System.out.println("请输入您的选择：");
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            String choose = sc.next();
            switch (choose) {
                case "1" -> addStudent(list);
                case "2" -> deleteStudent(list);
                case "3" -> updateStudent(list);
                case "4" -> queryStudent(list);
                case "5" -> {
                    System.out.println("退出");
                    //break loop;
                    System.exit(0);//停止虚拟机运行
                }
                default -> System.out.println("没有这个选项");
            }
        }
    }

    //添加学生
    public static void addStudent(ArrayList<Student> list) {
        //利用空参构造先创建学生对象
        Student s = new Student();

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String id = null;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生的id");
            id = sc.next();
            boolean flag = contains(list, id);
            if(flag){
                //表示id已经存在，需要重新录入
                System.out.println("id已经存在，请重新录入");
            }else{
                //表示id不存在，表示可以使用
                s.setId(id);
                break;
            }
        }

        System.out.println("请输入学生的姓名");
        String name = sc.next();
        s.setName(name);

        System.out.println("请输入学生的年龄");
        int age = sc.nextInt();
        s.setAge(age);

        System.out.println("请输入学生的家庭住址");
        String address = sc.next();
        s.setAddress(address);


        //把学生对象添加到集合当中
        list.add(s);

        //提示一下用户
        System.out.println("学生信息添加成功");
    }

    //删除学生
    public static void deleteStudent(ArrayList<Student> list) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要删除的id");
        String id = sc.next();
        //查询id在集合中的索引
        int index = getIndex(list, id);
        //对index进行判断
        //如果-1，就表示不存在，结束方法，回到初始菜单
        if(index >= 0){
            //如果大于等于0的，表示存在，直接删除
            list.remove(index);
            System.out.println("id为：" + id + "的学生删除成功");
        }else{
            System.out.println("id不存在，删除失败");
        }
    }

    //修改学生
    public static void updateStudent(ArrayList<Student> list) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要修改学生的id");
        String id = sc.next();

        int index = getIndex(list, id);

        if(index == -1){
            System.out.println("要修改的id" + id + "不存在，请重新输入");
            return;
        }

        //当代码执行到这里，表示什么？表示当前id是存在的。
        //获取要修改的学生对象
        Student stu = list.get(index);

        //输入其他的信息并修改
        System.out.println("请输入要修改的学生姓名");
        String newName = sc.next();
        stu.setName(newName);

        System.out.println("请输入要修改的学生年龄");
        int newAge = sc.nextInt();
        stu.setAge(newAge);

        System.out.println("请输入要修改的学生家庭住址");
        String newAddress = sc.next();
        stu.setAddress(newAddress);

        System.out.println("学生信息修改成功");


    }


    //查询学生
    public static void queryStudent(ArrayList<Student> list) {
        if (list.size() == 0) {
            System.out.println("当前无学生信息，请添加后再查询");
            //结束方法
            return;
        }

        //打印表头信息
        System.out.println("id\t\t姓名\t年龄\t家庭住址");
        //当代码执行到这里，表示集合中是有数据的
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Student stu = list.get(i);
            System.out.println(stu.getId() + "\t" + stu.getName() + "\t" + stu.getAge() + "\t" + stu.getAddress());
        }
    }


    //判断id在集合中是否存在
    public static boolean contains(ArrayList<Student> list, String id) {
        //循环遍历集合得到里面的每一个学生对象
        /*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //拿到学生对象后，获取id并进行判断
            Student stu = list.get(i);
            String sid = stu.getId();
            if(sid.equals(id)){
                //存在，true
                return true;
            }
        }
        // 不存在false
        return false;*/
       return getIndex(list,id) >= 0;
    }

    //通过id获取索引的方法
    public static int getIndex(ArrayList<Student> list, String id){
        //遍历集合
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //得到每一个学生对象
            Student stu = list.get(i);
            //得到每一个学生对象的id
            String sid = stu.getId();
            //拿着集合中的学生id跟要查询的id进行比较
            if(sid.equals(id)){
                //如果一样，那么就返回索引
                return i;
            }
        }
        //当循环结束之后还没有找到，就表示不存在，返回-1.
        return -1;
    }
}

12、学生管理系统升级版

需求：

​ 为学生管理系统书写一个登陆、注册、忘记密码的功能。

​ 只有用户登录成功之后，才能进入到学生管理系统中进行增删改查操作。

分析：

登录界面：

System.out.println("欢迎来到学生管理系统");
System.out.println("请选择操作1登录 2注册 3忘记密码");

用户类：

​ 属性：用户名、密码、身份证号码、手机号码

注册功能：

​ 1，用户名需要满足以下要求：

​ 验证要求：

​ 用户名唯一

​ 用户名长度必须在3~15位之间

​ 只能是字母加数字的组合，但是不能是纯数字

​ 2，密码键盘输入两次，两次一致才可以进行注册。

​ 3，身份证号码需要验证。

​ 验证要求：

​ 长度为18位

​ 不能以0为开头

​ 前17位，必须都是数字

​ 最为一位可以是数字，也可以是大写X或小写x

​ 4，手机号验证。

​ 验证要求：

​ 长度为11位

​ 不能以0为开头

​ 必须都是数字

登录功能：

​ 1，键盘录入用户名

​ 2，键盘录入密码

​ 3，键盘录入验证码

验证要求：

​ 用户名如果未注册，直接结束方法，并提示：用户名未注册，请先注册

​ 判断验证码是否正确，如不正确，重新输入

​ 再判断用户名和密码是否正确，有3次机会

忘记密码：

​ 1，键盘录入用户名，判断当前用户名是否存在，如不存在，直接结束方法，并提示：未注册

​ 2，键盘录入身份证号码和手机号码

​ 3，判断当前用户的身份证号码和手机号码是否一致，

​ 如果一致，则提示输入密码，进行修改。

​ 如果不一致，则提示：账号信息不匹配，修改失败。

验证码规则：

​ 长度为5

​ 由4位大写或者小写字母和1位数字组成，同一个字母可重复

​ 数字可以出现在任意位置

比如：

​ aQa1K

1.登录注册业务分析

2.注册业务分析

3.登录业务分析

4.修改密码业务分析

User.java

public class User {
    private String username;
    private String password;
    private String personID;
    private String phoneNumber;


    public User() {
    }

    public User(String username, String password, String personID, String phoneNumber) {
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.personID = personID;
        this.phoneNumber = phoneNumber;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    public String getPersonID() {
        return personID;
    }

    public void setPersonID(String personID) {
        this.personID = personID;
    }

    public String getPhoneNumber() {
        return phoneNumber;
    }

    public void setPhoneNumber(String phoneNumber) {
        this.phoneNumber = phoneNumber;
    }
}

Student.java

public class Student {
    //id name age address
    private String id;
    private String name;
    private int age;
    private String address;

    public Student() {
    }

    public Student(String id, String name, int age, String address) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getAddress() {
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
        this.address = address;
    }
}

App.java

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        ArrayList<User> list = new ArrayList<>();

        loop:
        while (true) {
            System.out.println("欢迎来到学生管理系统");
            System.out.println("请选择操作1登录 2注册 3忘记密码 4退出");

            String choose = sc.next();
            switch (choose) {
                case "1":
                    login(list);
                    break;
                case "2":
                    register(list);
                    break;
                case "3":
                    forgetPassword(list);
                    break;
                case "4":
                    System.out.println("谢谢使用，再见！");
                    break loop;
                default:
                    System.out.println("没有这个选项");
                    break;
            }
        }
    }

    private static void forgetPassword(ArrayList<User> list) {
        System.out.println("忘记密码");

        //忘记密码：
        //1，键盘录入用户名，判断当前用户名是否存在，如不存在，直接结束方法，并提示：未注册
        //2，键盘录入身份证号码和手机号码
        //3，判断当前用户的身份证号码和手机号码是否一致，
        //  如果一致，则提示输入密码，进行修改。
        //  如果不一致，则提示：账号信息不匹配，修改失败。
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入用户名：");
        String username = sc.next();
        boolean flag = contains(list, username);
        if (!flag) {
            System.out.println("当前用户名" + username + "未注册，请先注册");
            return;
        }

        //键盘录入身份证号码和手机号码
        System.out.println("请输入身份证号码");
        String personId = sc.next();
        System.out.println("请输入手机号码");
        String phoneNumber = sc.next();


        //需要把用户对象先通过索引获取出来
        int index = findIndex(list, username);
        User user = list.get(index);
        //比较用户对象中的手机号码和身份证号码是否相同
        if (!(user.getPersonID().equals(personId) && user.getPhoneNumber().equals(phoneNumber))) {
            System.out.println("身份证号码或手机号码输入错误，不能修改密码");
            return;
        }

        //当代码执行到这里，表示所有的数据全部验证成功，直接修改密码即可
        String password;
        while (true) {
            System.out.println("请输入新的密码");
            password = sc.next();
            System.out.println("请再次输入新的密码");
            String againPassword = sc.next();
            if(password.equals(againPassword)){
                System.out.println("两次密码输入一致");
                break;
            }else{
                System.out.println("两次密码输入不一致，请重新输入");
                continue;
            }
        }

        //直接修改即可
        user.setPassword(password);
        System.out.println("密码修改成功");

    }

    private static int findIndex(ArrayList<User> list, String username) {
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            User user = list.get(i);
            if (user.getUsername().equals(username)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    private static void register(ArrayList<User> list) {
        System.out.println("注册");

        //1.键盘录入用户名
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String username;
        while (true) {
            System.out.println("请输入用户名：");
            username = sc.next();
            //先验证格式是否正确，再验证是否唯一
            //因为在以后所以的数据，都是存在数据库中，如果我们要校验，需要使用到网络资源。

            //用户名长度必须在3~15位之间
            //只能是字母加数字的组合，但是不能是纯数字
            boolean flag1 = checkUsername(username);
            if (flag1) {
                System.out.println("格式满足条件，继续判断用户名是否唯一");
            } else {
                System.out.println("用户格式不满足条件，需要重新输入");
                continue;
            }


            //校验用户名是否唯一
            //username到集合中判断是否有存在
            boolean flag2 = contains(list, username);
            if (flag2) {
                //用户名已存在
                System.out.println("用户名" + username + "已存在，请重新输入：");
                continue;
            } else {
                //不存在，当前用户名可用，继续录入下面的其他数据
                System.out.println("用户名" + username + "唯一，用户名创建成功");
                break;
            }
        }

        //2.键盘录入密码
        //密码键盘输入两次，两次一致才可以进行注册。
        String password;
        while (true) {
            System.out.println("请输入要注册的密码:");
            password = sc.next();
            System.out.println("请再次输入要注册的密码:");
            String againPassword = sc.next();
            if (!password.equals(againPassword)) {
                System.out.println("两次密码输入不一致，请重新输入");
                continue;
            } else {
                System.out.println("两次密码一致，继续录入其他数据");
                break;
            }
        }

        //3.键盘录入身份证号码
        //长度为18位
        //不能以0为开头
        //前17位，必须都是数字
        //最为一位可以是数字，也可以是大写X或小写x
        String personId;
        while (true) {
            System.out.println("请输入身份证号码：");
            personId = sc.next();
            boolean flag3 = checkPersonId(personId);
            if (flag3) {
                System.out.println("身份证号码满足要求。");
                break;
            } else {
                System.out.println("身份证号码格式有误，请重新输入");
                continue;
            }
        }

        //4.键盘录入手机号码
        //手机号验证。
        //长度为11位
        //不能以0为开头
        //必须都是数字
        String phoneNumber;
        while (true) {
            System.out.println("请输入您的手机号码：");
            phoneNumber = sc.next();
            boolean flag4 = checkPhone(phoneNumber);
            if (flag4) {
                System.out.println("手机号码满足要求。");
                break;
            } else {
                System.out.println("手机号码格式有误，请重新输入");
                continue;
            }
        }

        //用户名、密码、身份证号、手机号码放到用户对象中
        User u = new User(username, password, personId, phoneNumber);
        //把用户信息添加到集合中
        list.add(u);
        System.out.println("注册成功");

        //遍历集合
        printList(list);
    }

    private static void printList(ArrayList<User> list) {
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            User user = list.get(i);
            System.out.println("用户名：" + user.getUsername() + ", 密码：" + user.getPassword() + ", 身份证号：" + user.getPersonID() + ", 电话号码：" + user.getPhoneNumber());
        }
    }

    private static boolean checkPhone(String phoneNumber) {
        //长度为11位
        if (phoneNumber.length() != 11) {
            return false;
        }
        //不能以0为开头
        boolean flag = phoneNumber.startsWith("0");
        if (flag) {
            return false;
        }
        //必须都是数字
        for (int i = 0; i < phoneNumber.length(); i++) {
            char c = phoneNumber.charAt(i);
            if (!(c >= '0' && c <= '9')) {
                return false;
            }
        }
        //当循环结束之后，表示每一个字符都在0~9之间
        return true;
    }

    private static boolean checkPersonId(String personId) {
        //长度为18位
        if (personId.length() != 18) {
            return false;
        }

        //不能以0为开头
        //0 '0'
        boolean flag = personId.startsWith("0");
        if (flag) {
            //如果以0开头，那么返回false
            return false;
        }
        /*char c = personId.charAt(0);
        if (c == '0') {
            return false;
        }*/

        //前17位，必须都是数字
        for (int i = 0; i < personId.length() - 1; i++) {
            char c = personId.charAt(i);
            //如果有一个字符不在0~9之间，那么直接返回false
            if (!(c >= '0' && c <= '9')) {
                return false;
            }
        }

        //最为一位可以是数字，也可以是大写X或小写x
        char endChar = personId.charAt(personId.length() - 1);
        if ((endChar >= '0' && endChar <= '9') || (endChar == 'x') || (endChar == 'X')) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    private static boolean contains(ArrayList<User> list, String username) {
        //循环遍历集合得到每一个用户对象
        //拿着用户对象中的用户名进行比较
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            // i 索引
            User user = list.get(i);
            String rightUsername = user.getUsername();
            if (rightUsername.equals(username)) {
                return true;
            }
        }
        //当循环结束了，表示集合里面所有的用户都比较完毕了，还没有一样的，则返回false
        return false;
    }

    private static boolean checkUsername(String username) {
        //用户名长度必须在3~15位之间
        int len = username.length();
        if (len < 3 || len > 15) {
            return false;
        }

        //当代码执行到这里，表示用户名的长度是符合要求的
        //继续校验：只能是字母加数字的组合
        //循环得到userName里面的每一个字符，如果每一个字符不是字母或者数字，那么就返回false
        for (int i = 0; i < username.length(); i++) {
            // i 索引
            char c = username.charAt(i);
            if (!(('a' <= c && c <= 'z') || ('A' <= c && c <= 'Z') || ('0' <= c && c <= '9'))) {
                return false;
            }
        }
        //当代码执行到这里
        //用户名满足两个要求：1长度满足 2内容满足(字母+数字)
        //但是不能是纯数字
        //统计在用户名中有多少个字母
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < username.length(); i++) {
            // i 索引
            char c = username.charAt(i);
            if (('a' <= c && c <= 'z') || ('A' <= c && c <= 'Z')) {
                count++;
                //有一个字母就满足要求，提升代码效率
                break;
            }
        }

        return count > 0;
    }

    private static void login(ArrayList<User> list) {
        System.out.println("登录");

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入用户名：");
            String username = sc.next();

            //判断用户名是否存在
            boolean flag = contains(list, username);
            if (!flag) {
                System.out.println("用户名：" + username + "未注册，请先注册再登陆");
                return;
            }

            System.out.println("请输入密码：");
            String password = sc.next();

            while (true) {
                String rightCode = getCode();
                System.out.println("您的验证码为：" + rightCode);
                System.out.println("请输入验证码");
                String code = sc.next();
                //null是一个宏定义，不是String对象，不具有String的方法。
                //a = null放前面 a.equals("") 即 null.equals("")必然是空指针异常
                //正确写法："".equals(a)
                if (rightCode.equalsIgnoreCase(code)) {
                    System.out.println("验证码正确");
                    break;
                } else {
                    System.out.println("验证码输入错误");
                    continue;
                }
            }
            //验证用户名和密码是否正确
            //集合中是否包含用户名和密码
            //定义一个方法验证用户名和密码是否正确

            //封装思想的应用：
            //我们可以把把一些零散的数据，封装成一个对象
            //以后传递参数的时候，只要传递一个整体就可以了，不需要管这些零散的数据。
            User userInfo = new User(username, password, null, null);
            boolean result = checkUserInfo(list, userInfo);
            if (result) {
                System.out.println("登陆成功，可以开始使用学生管理系统");

                //创建对象调用方法，启动学生管理系统
                StudentSystem ss = new StudentSystem();
                ss.startStudentSystem();

                break;
            } else {
                System.out.println("登录失败，用户名或者密码错误");
                if (i == 2) {
                    System.out.println("当前账号" + username + "被锁定，请联系客服：XXX-XXXXX");
                    //当前账号锁定之后，直接结束方法即可
                    return;
                } else {
                    System.out.println("用户名或密码错误，还剩下" + (2 - i) + "次机会");
                }
            }
        }

    }

    private static boolean checkUserInfo(ArrayList<User> list, User userInfo) {
        //遍历集合，判断用户是否存在，如果存在登录成功，否则不成功登录失败
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            User user = list.get(i);
            if (user.getUsername().equals(userInfo.getUsername()) && user.getPassword().equals(userInfo.getPassword())) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    //生成一个验证码
    private static String getCode() {
        //验证码规则：
        //长度为5
        //由4位大写或者小写字母和1位数字组成，同一个字母可重复
        //数字可以出现在任意位置
        //比如：aQa1K

        //1.创建一个集合添加所有的大写和小写字母
        ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            char c = (char) ('a' + i);
            char C = (char) ('A' + i);
            list.add(c); // 'a'+0  97
            list.add(C);
        }

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        //2.要随机抽取4个字符
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            //获取随机索引
            int index = r.nextInt(list.size());
            //利用随机索引获取随机字符
            //5 Charcater char
            Character c = list.get(index);
            sb.append(c);
        }

        //3.把一个随机数字添加到末尾
        int num = r.nextInt(10);
        sb.append(num);

        //4.如果我们要修改字符串的内容
        //先把字符串变成字符数组，在数组中修改，然后再创建一个新的字符
        char[] arr = sb.toString().toCharArray();
        //拿着最后一个索引，跟随机索引进行交换
        int randomIndex = r.nextInt(arr.length);
        //最大索引指向的元素与随机索引指向的元素进行交换
        char temp = arr[randomIndex];
        arr[randomIndex] = arr[arr.length - 1];
        arr[arr.length - 1] = temp;

        return new String(arr);
    }
}

StudentSystem.java

public class StudentSystem {
    public static void startStudentSystem() {
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<>();
        loop:
        while (true) {
            System.out.println("-----------------欢迎来到学生管理系统-------------------");
            System.out.println("1:添加学生");
            System.out.println("2:删除学生");
            System.out.println("3:修改学生");
            System.out.println("4:查询学生");
            System.out.println("5:退出");
            System.out.println("请输入您的选择：");
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            String choose = sc.next();
            switch (choose) {
                case "1":
                    addStudent(list);
                    break;
                case "2":
                    deleteStudent(list);
                    break;
                case "3":
                    updateStudent(list);
                    break;
                case "4":
                    queryStudent(list);
                    break;
                case "5": {
                    System.out.println("退出");
                    break loop;
                    //System.exit(0);//停止虚拟机运行
                }
                default:
                    System.out.println("没有这个选项");
                    break;
            }
        }
    }

    //添加学生
    public static void addStudent(ArrayList<Student> list) {
        //利用空参构造先创建学生对象
        Student s = new Student();

        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String id = null;
        while (true) {
            System.out.println("请输入学生的id");
            id = sc.next();
            boolean flag = contains(list, id);
            if (flag) {
                //表示id已经存在，需要重新录入
                System.out.println("id已经存在，请重新录入");
            } else {
                //表示id不存在，表示可以使用
                s.setId(id);
                break;
            }
        }

        System.out.println("请输入学生的姓名");
        String name = sc.next();
        s.setName(name);

        System.out.println("请输入学生的年龄");
        int age = sc.nextInt();
        s.setAge(age);

        System.out.println("请输入学生的家庭住址");
        String address = sc.next();
        s.setAddress(address);


        //把学生对象添加到集合当中
        list.add(s);

        //提示一下用户
        System.out.println("学生信息添加成功");
    }

    //删除学生
    public static void deleteStudent(ArrayList<Student> list) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要删除的id");
        String id = sc.next();
        //查询id在集合中的索引
        int index = getIndex(list, id);
        //对index进行判断
        //如果-1，就表示不存在，结束方法，回到初始菜单
        if (index >= 0) {
            //如果大于等于0的，表示存在，直接删除
            list.remove(index);
            System.out.println("id为：" + id + "的学生删除成功");
        } else {
            System.out.println("id不存在，删除失败");
        }
    }

    //修改学生
    public static void updateStudent(ArrayList<Student> list) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入要修改学生的id");
        String id = sc.next();

        int index = getIndex(list, id);

        if (index == -1) {
            System.out.println("要修改的id" + id + "不存在，请重新输入");
            return;
        }

        //当代码执行到这里，表示什么？表示当前id是存在的。
        //获取要修改的学生对象
        Student stu = list.get(index);

        //输入其他的信息并修改
        System.out.println("请输入要修改的学生姓名");
        String newName = sc.next();
        stu.setName(newName);

        System.out.println("请输入要修改的学生年龄");
        int newAge = sc.nextInt();
        stu.setAge(newAge);

        System.out.println("请输入要修改的学生家庭住址");
        String newAddress = sc.next();
        stu.setAddress(newAddress);

        System.out.println("学生信息修改成功");


    }


    //查询学生
    public static void queryStudent(ArrayList<Student> list) {
        if (list.size() == 0) {
            System.out.println("当前无学生信息，请添加后再查询");
            //结束方法
            return;
        }

        //打印表头信息
        System.out.println("id\t\t姓名\t年龄\t家庭住址");
        //当代码执行到这里，表示集合中是有数据的
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Student stu = list.get(i);
            System.out.println(stu.getId() + "\t" + stu.getName() + "\t" + stu.getAge() + "\t" + stu.getAddress());
        }
    }


    //判断id在集合中是否存在
    public static boolean contains(ArrayList<Student> list, String id) {
        //循环遍历集合得到里面的每一个学生对象
        /*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //拿到学生对象后，获取id并进行判断
            Student stu = list.get(i);
            String sid = stu.getId();
            if(sid.equals(id)){
                //存在，true
                return true;
            }
        }
        // 不存在false
        return false;*/
        return getIndex(list, id) >= 0;
    }

    //通过id获取索引的方法
    public static int getIndex(ArrayList<Student> list, String id) {
        //遍历集合
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //得到每一个学生对象
            Student stu = list.get(i);
            //得到每一个学生对象的id
            String sid = stu.getId();
            //拿着集合中的学生id跟要查询的id进行比较
            if (sid.equals(id)) {
                //如果一样，那么就返回索引
                return i;
            }
        }
        //当循环结束之后还没有找到，就表示不存在，返回-1.
        return -1;
    }
}

TestGetCode.java

public class TestGetCode {
    public static void main(String[] args) {
        String code = getCode();
        System.out.println("code = " + code);
    }

    //生成一个验证码
    private static String getCode() {
        //验证码规则：
        //长度为5
        //由4位大写或者小写字母和1位数字组成，同一个字母可重复
        //数字可以出现在任意位置
        //比如：aQa1K

        //1.创建一个集合添加所有的大写和小写字母
        ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            char c = (char) ('a' + i);
            char C = (char) ('A' + i);
            list.add(c); // 'a'+0  97
            list.add(C);
        }

        StringBuilder sb=new StringBuilder();
        //2.要随机抽取4个字符
        Random r = new Random();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            //获取随机索引
            int index = r.nextInt(list.size());
            //利用随机索引获取随机字符
            //5 Charcater char
            Character c = list.get(index);
            sb.append(c);
        }

        //3.把一个随机数字添加到末尾
        int num = r.nextInt(10);
        sb.append(num);

        //4.如果我们要修改字符串的内容
        //先把字符串变成字符数组，在数组中修改，然后再创建一个新的字符
        char[] arr = sb.toString().toCharArray();
        //拿着最后一个索引，跟随机索引进行交换
        int randomIndex = r.nextInt(arr.length);
        //最大索引指向的元素与随机索引指向的元素进行交换
        char temp = arr[randomIndex];
        arr[randomIndex]=arr[arr.length-1];
        arr[arr.length-1]=temp;

        return new String(arr);
    }
}