22级计算机类共有5个班，每班现假定有50名同学，本学期有6门课程考试，每门课程成绩是百分制。现规定每个同学的成绩记录包含以下数据：学号、姓名以及各门课程的成绩共8项，其中学号是一个8位的数字，每个学生都有唯一的学号。编写程序完成以下操作要求： （1） 编写一个成绩生成函数，使用随机数方法，利用随机函数生成学生的各门课程的成绩（每门课程的成绩都是0∽100之间的整数），通过调用该函数生成全部学生的成绩（因为学生太多，现在不要你输入真实成绩），学号可以简单按顺序号来，姓名也可以简单处理（比如：字母加数字的形式）。以班为单位把成绩记录（包括学号 姓名 6门课程成绩）存入5个不同的输入文件in1（in2、in3、in4、in5）中（每个文件分别存为二进制格式和文本格式两份），在文件内以学号排序； （2）计算每个同学的平均成绩并把它保存在每项成绩记录的后面，对平均成绩按从大到小的递减方式进行班内排序，并在每行成绩记录前面加上排序后的序号；以班为单位保存为输出文件out1（out2、out3、out4、out5）（每个文件分别存为二进制格式和文本格式两份）；

以下是一个实现上述要求的 C++ 程序，其中使用了随机数产生虚拟成绩，使用了 STL 中的容器和算法来进行排序和数据处理。需要注意的是，由于每个学生的成绩记录包含了 8 个数据项，因此在二进制文件中的存储方式需要进行特殊处理。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ctime>
using namespace std;

// 学生结构体，包含学号、姓名和各门课程的成绩
struct Student {
    int id; // 学号
    string name; // 姓名
    vector<int> scores; // 成绩
    double avgScore; // 平均成绩
};

// 生成随机数，返回 0~maxNum 之间的整数
int getRandom(int maxNum) {
    return rand() % (maxNum + 1);
}

// 生成学生的成绩记录
void generateScores(vector<Student>& students) {
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        // 生成学号
        students[i].id = i + 1;
        // 生成姓名
        students[i].name = "Student" + to_string(i + 1);
        // 生成各门课程的成绩
        for (int j = 0; j < 6; j++) {
            int score = getRandom(100);
            students[i].scores.push_back(score);
        }
    }
}

// 将学生的成绩记录写入二进制文件
void writeBinaryFile(const string& filename, const vector<Student>& students) {
    ofstream out(filename, ios::out | ios::binary);
    if (!out) {
        cerr << "Failed to open file " << filename << endl;
        return;
    }
    // 将每个学生的成绩记录写入文件
    for (const Student& student : students) {
        // 先写入学号
        out.write((char*)&student.id, sizeof(student.id));
        // 再写入姓名
        out.write(student.name.c_str(), student.name.size() + 1);
        // 再写入各门课程的成绩
        for (int score : student.scores) {
            out.write((char*)&score, sizeof(score));
        }
    }
    out.close();
}

// 将学生的成绩记录写入文本文件
void writeTextFile(const string& filename, const vector<Student>& students) {
    ofstream out(filename, ios::out);
    if (!out) {
        cerr << "Failed to open file " << filename << endl;
        return;
    }
    // 将每个学生的成绩记录写入文件
    for (const Student& student : students) {
        // 先写入学号和姓名
        out << student.id << " " << student.name << " ";
        // 再写入各门课程的成绩
        for (int score : student.scores) {
            out << score << " ";
        }
        out << endl;
    }
    out.close();
}

// 计算每个同学的平均成绩
void calculateAvgScore(vector<Student>& students) {
    for (Student& student : students) {
        double totalScore = 0.0;
        for (int score : student.scores) {
            totalScore += score;
        }
        student.avgScore = totalScore / student.scores.size();
    }
}

// 按平均成绩从大到小排序，并添加序号
void sortAndAddRank(vector<Student>& students) {
    sort(students.begin(), students.end(), [](const Student& a, const Student& b) {
        return a.avgScore > b.avgScore;
    });
    for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
        students[i].scores.push_back(i + 1); // 添加排序后的序号
    }
}

// 将学生的成绩记录写入输出文件
void writeOutputFile(const string& filename, const vector<Student>& students) {
    ofstream out(filename, ios::out);
    if (!out) {
        cerr << "Failed to open file " << filename << endl;
        return;
    }
    // 将每个学生的成绩记录写入文件
    for (const Student& student : students) {
        // 先写入排序后的序号
        out << student.scores.back() << " ";
        // 再写入学号和姓名
        out << student.id << " " << student.name << " ";
        // 再写入各门课程的成绩和平均成绩
        for (int score : student.scores) {
            out << score << " ";
        }
        out << endl;
    }
    out.close();
}

int main() {
    srand(time(nullptr)); // 初始化随机数种子
    const int numClasses = 5; // 班级数
    const int numStudentsPerClass = 50; // 每班学生数
    vector<vector<Student>> classes(numClasses); // 每个班级的学生
    // 初始化学生信息
    for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
        classes[i].resize(numStudentsPerClass);
        generateScores(classes[i]); // 生成成绩
        calculateAvgScore(classes[i]); // 计算平均成绩
        sortAndAddRank(classes[i]); // 排序并添加排序后的序号
    }
    // 将学生的成绩记录写入文件
    for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
        const string filename = "in" + to_string(i + 1);
        writeBinaryFile(filename + ".bin", classes[i]); // 写入二进制文件
        writeTextFile(filename + ".txt", classes[i]); // 写入文本文件
    }
    // 将排序后的成绩记录写入文件
    for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
        const string filename = "out" + to_string(i + 1);
        writeBinaryFile(filename + ".bin", classes[i]); // 写入二进制文件
        writeTextFile(filename + ".txt", classes[i]); // 写入文本文件
    }
    return 0;
}