Flutter for OpenHarmony 进阶：数据统计与排序算法深度解析

摘要

数据统计与排序是投票管理系统的核心功能。本文深入讲解投票系统中的统计机制和排序算法，详细分析选票验证逻辑、实时数据更新、票数排序实现等高级技术点。通过本文学习，读者将掌握Flutter在鸿蒙平台上的数据处理和算法实现技巧，了解如何构建高效、准确的统计系统。

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一、投票系统核心算法概述

1.1 核心算法类型

投票系统涉及以下核心算法：

• 验证算法：判断选票有效性
• 统计算法：实时更新票数
• 排序算法：按票数排序候选人
• 状态管理：管理应用状态变化

1.2 数据流分析

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二、选票验证算法

2.1 验证规则定义

规则	条件	结果
弃权票	选中0人	弃权计数+1
有效票	选中1-3人	各候选人票数+1
废票	选中>3人	废票计数+1

2.2 验证算法实现

void _submitVote() {
  // 第一层判断：弃权检测
  if (_selectedCandidates.isEmpty) {
    _handleAbstainedVote();
    return;
  }

  // 第二层判断：废票检测
  if (_selectedCandidates.length > 3) {
    _handleInvalidVote();
    return;
  }

  // 第三层：有效票处理
  _handleValidVote();
}

2.3 弃权票处理

void _handleAbstainedVote() {
  setState(() {
    _abstainedVotes++;  // 弃权计数加1
    _totalVotes++;      // 总票数加1
    _selectedCandidates.clear();  // 清空选择
  });

  ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
    const SnackBar(content: Text('弃权票已记录')),
  );
}

处理要点

• 弃权不计入任何候选人
• 总票数仍需增加
• 清空选择状态

2.4 废票处理

void _handleInvalidVote() {
  setState(() {
    _invalidVotes++;    // 废票计数加1
    _totalVotes++;      // 总票数加1
    _selectedCandidates.clear();  // 清空选择
  });

  ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
    const SnackBar(
      content: Text('选择超过3人，该票作废'),
      backgroundColor: Colors.red,  // 红色警告
    ),
  );
}

处理要点

• 废票不计入任何候选人
• 使用红色提示用户
• 清空选择状态

2.5 有效票处理

void _handleValidVote() {
  setState(() {
    // 为每个选中的候选人增加票数
    for (var candidate in _candidates) {
      if (_selectedCandidates.contains(candidate.name)) {
        candidate.votes++;
      }
    }
    _totalVotes++;
    _selectedCandidates.clear();
  });

  ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
    SnackBar(content: Text('投票成功')),
  );
}

处理要点

• 遍历所有候选人
• 为选中的候选人增加票数
• 更新总票数

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三、实时统计机制

3.1 统计数据结构

class _VotingSystemPageState extends State<VotingSystemPage> {
  int _totalVotes = 0;      // 总选票数
  int _invalidVotes = 0;    // 废票数
  int _abstainedVotes = 0;  // 弃权票数
  // 有效票 = 总票数 - 废票 - 弃权票
}

3.2 统计更新时机

// 每次投票后更新
setState(() {
  // 更新统计
  _totalVotes++;

  // 触发UI重新渲染
});

// 实时计算有效票数
int get _validVotes {
  return _totalVotes - _invalidVotes - _abstainedVotes;
}

3.3 统计展示组件

Widget _buildStatCard(String title, String value, Color color) {
  return Expanded(
    child: Card(
      color: color,
      child: Padding(
        padding: const EdgeInsets.all(12),
        child: Column(
          children: [
            Text(
              title,
              style: const TextStyle(
                fontSize: 12,
                color: Colors.white,
              ),
            ),
            const SizedBox(height: 4),
            Text(
              value,
              style: const TextStyle(
                fontSize: 24,
                fontWeight: FontWeight.bold,
                color: Colors.white,
              ),
            ),
          ],
        ),
      ),
    ),
  );
}

3.4 有效票计算

// 方式一：实时计算
_buildStatCard('有效票', '${_totalVotes - _invalidVotes - _abstainedVotes}', Colors.green)

// 方式二：使用getter
int get _validVotes => _totalVotes - _invalidVotes - _abstainedVotes;

// 方式三：单独存储（需要额外维护）
int _validVotes = 0;

setState(() {
  _validVotes++;
});

推荐方式

• 小型应用：实时计算（方式一）
• 中型应用：使用getter（方式二）
• 大型应用：单独存储并维护（方式三）

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四、排序算法实现

4.1 排序需求分析

按候选人得票数从高到低排序，方便查看排名。

4.2 Dart内置排序

void _sortByVotes() {
  setState(() {
    _candidates.sort((a, b) => b.votes.compareTo(a.votes));
  });

  ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
    const SnackBar(content: Text('已按票数排序')),
  );
}

排序原理

• 使用Dart List的sort方法
• 比较函数返回负数表示a在前
• b.votes.compareTo(a.votes)实现降序

4.3 自定义排序规则

按票数降序

_candidates.sort((a, b) => b.votes.compareTo(a.votes));

按票数升序

_candidates.sort((a, b) => a.votes.compareTo(b.votes));

按姓名排序

_candidates.sort((a, b) => a.name.compareTo(b.name));

多条件排序（票数优先，姓名其次）

_candidates.sort((a, b) {
  // 先比较票数
  int voteCompare = b.votes.compareTo(a.votes);
  if (voteCompare != 0) {
    return voteCompare;
  }
  // 票数相同，按姓名排序
  return a.name.compareTo(b.name);
});

4.4 稳定排序

Dart的sort是稳定排序，相同元素的相对顺序保持不变：

// 排序前
[张三(5票), 李四(3票), 王五(5票)]

// 排序后（李四在后，因为原位置靠后）
[张三(5票), 王五(5票), 李四(3票)]

4.5 排序算法复杂度

Dart使用的是混合排序算法：

• 平均时间复杂度：O(n log n)
• 最坏时间复杂度：O(n log n)
• 空间复杂度：O(n)

对于小型投票系统（<100候选人），性能完全足够。

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五、状态管理模式

5.1 当前状态管理方式

使用StatefulWidget + setState：

class _VotingSystemPageState extends State<VotingSystemPage> {
  // 状态变量
  final List<Candidate> _candidates = [];
  final Set<String> _selectedCandidates = {};
  int _totalVotes = 0;
  // ...

  // 状态更新
  void _updateState() {
    setState(() {
      // 修改状态
    });
  }
}

5.2 状态更新最佳实践

批量更新

// 不推荐：多次setState
setState(() {
  _totalVotes++;
});
setState(() {
  _selectedCandidates.clear();
});

// 推荐：单次setState
setState(() {
  _totalVotes++;
  _selectedCandidates.clear();
});

条件更新

// 避免不必要的更新
void _toggleSelection(String name) {
  bool wasSelected = _selectedCandidates.contains(name);
  bool willBeSelected = !wasSelected;

  setState(() {
    if (willBeSelected) {
      _selectedCandidates.add(name);
    } else {
      _selectedCandidates.remove(name);
    }
  });
}

5.3 状态快照

保存当前状态以便恢复：

Map<String, dynamic> _getStateSnapshot() {
  return {
    'candidates': _candidates.map((c) => {'name': c.name, 'votes': c.votes}).toList(),
    'totalVotes': _totalVotes,
    'invalidVotes': _invalidVotes,
    'abstainedVotes': _abstainedVotes,
  };
}

void _restoreState(Map<String, dynamic> snapshot) {
  setState(() {
    // 恢复状态
  });
}

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六、数据可视化

6.1 颜色编码系统

使用颜色区分不同类型的票：

// 总票数 - 蓝色（中性）
_buildStatCard('总选票', '$_totalVotes', Colors.blue)

// 有效票 - 绿色（成功）
_buildStatCard('有效票', '$_validVotes', Colors.green)

// 废票 - 红色（警告）
_buildStatCard('废票', '$_invalidVotes', Colors.red)

// 弃权 - 灰色（中立）
_buildStatCard('弃权', '$_abstainedVotes', Colors.grey)

6.2 进度条展示

使用进度条显示得票比例：

Widget _buildProgressBar(Candidate candidate, int totalVotes) {
  if (totalVotes == 0) return const SizedBox.shrink();

  double percentage = candidate.votes / totalVotes;

  return Column(
    children: [
      Text('${candidate.name}: ${candidate.votes}票'),
      LinearProgressIndicator(
        value: percentage,
        backgroundColor: Colors.grey[200],
        valueColor: AlwaysStoppedAnimation<Color>(Colors.blue),
      ),
      Text('${(percentage * 100).toStringAsFixed(1)}%'),
    ],
  );
}

6.3 排名徽章

为前三名添加特殊标识：

Widget _buildRankBadge(int index) {
  if (index == 0) {
    return const Icon(Icons.emoji_events, color: Colors.amber); // 金牌
  } else if (index == 1) {
    return const Icon(Icons.emoji_events, color: Colors.grey); // 银牌
  } else if (index == 2) {
    return const Icon(Icons.emoji_events, color: Colors.brown); // 铜牌
  }
  return null;
}

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七、高级功能扩展

7.1 历史记录功能

class VoteRecord {
  final DateTime timestamp;
  final List<String> selectedCandidates;
  final VoteType type;

  enum VoteType { valid, invalid, abstained }
}

class _VotingSystemPageState extends State<VotingSystemPage> {
  final List<VoteRecord> _voteHistory = [];

  void _recordVote(VoteType type) {
    _voteHistory.add(VoteRecord(
      timestamp: DateTime.now(),
      selectedCandidates: List.from(_selectedCandidates),
      type: type,
    ));
  }

  void _showHistory() {
    showDialog(
      context: context,
      builder: (context) => AlertDialog(
        title: const Text('投票历史'),
        content: SizedBox(
          width: double.maxFinite,
          child: ListView.builder(
            itemCount: _voteHistory.length,
            itemBuilder: (context, index) {
              final record = _voteHistory[index];
              return ListTile(
                title: Text(record.type.toString()),
                subtitle: Text(record.timestamp.toString()),
              );
            },
          ),
        ),
      ),
    );
  }
}

7.2 数据导出功能

Future<void> _exportResults() async {
  // 生成CSV格式
  final buffer = StringBuffer();
  buffer.writeln('排名,候选人,得票数,得票率');

  final sortedCandidates = List.from(_candidates);
  sortedCandidates.sort((a, b) => b.votes.compareTo(a.votes));

  for (int i = 0; i < sortedCandidates.length; i++) {
    final candidate = sortedCandidates[i];
    final percentage = _totalVotes > 0
        ? (candidate.votes / _totalVotes * 100).toStringAsFixed(2)
        : '0.00';
    buffer.writeln('${i + 1},${candidate.name},${candidate.votes},$percentage%');
  }

  // 保存文件
  // ...
}

7.3 多轮投票支持

class _VotingSystemPageState extends State<VotingSystemPage> {
  int _currentRound = 1;
  final List<Map<String, dynamic>> _roundResults = [];

  void _startNewRound() {
    // 保存当前轮次结果
    _roundResults.add({
      'round': _currentRound,
      'candidates': List.from(_candidates),
      'statistics': {
        'total': _totalVotes,
        'invalid': _invalidVotes,
        'abstained': _abstainedVotes,
      },
    });

    // 重置状态
    setState(() {
      _currentRound++;
      _resetStatistics();
      for (var candidate in _candidates) {
        candidate.votes = 0;
      }
    });
  }
}

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八、性能优化策略

8.1 减少不必要的重建

使用const构造函数：

// 不推荐
const Card(
  child: Text('投票规则'),
)

// 推荐：尽可能使用const
const Card(
  child: Text('投票规则'),
)

8.2 列表优化

对于大量候选人，使用ListView.builder：

// 推荐：懒加载
ListView.builder(
  itemCount: _candidates.length,
  itemBuilder: (context, index) {
    return _buildCandidateItem(_candidates[index]);
  },
)

// 不推荐：一次性构建
Column(
  children: _candidates.map((c) => _buildCandidateItem(c)).toList(),
)

8.3 状态更新优化

只在必要时更新状态：

// 检查状态是否真的需要更新
void _toggleSelection(String name) {
  bool alreadySelected = _selectedCandidates.contains(name);

  if (alreadySelected && _selectedCandidates.length > 3) {
    // 不需要更新，直接返回
    return;
  }

  setState(() {
    if (alreadySelected) {
      _selectedCandidates.remove(name);
    } else {
      _selectedCandidates.add(name);
    }
  });
}

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九、总结

本文深入讲解了投票管理系统中的统计和排序技术，主要内容包括：

1. 选票验证算法：三层判断机制（弃权、废票、有效）
2. 实时统计机制：动态更新统计数据
3. 排序算法实现：Dart内置排序、自定义排序规则
4. 状态管理模式：setState最佳实践、状态快照
5. 数据可视化：颜色编码、进度条、排名徽章
6. 高级功能：历史记录、数据导出、多轮投票
7. 性能优化：减少重建、列表优化、状态优化

掌握这些技术可以让你开发出功能强大、性能优秀的投票应用。在实际项目中，还需要考虑数据安全、防作弊、并发访问等方面，确保应用的公正性和可靠性。

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