用Python的for循环结构的的嵌套编程1!+2!+3!+……10!的和
时间: 2023-10-24 18:10:32 浏览: 219
以下是使用Python的for循环结构的嵌套编程实现1!+2!+3!+……10!的和:
```python
# 定义一个函数,计算阶乘
def factorial(n):
result = 1
for i in range(1, n+1):
result *= i
return result
# 计算1!+2!+3!+……10!的和
sum = 0
for j in range(1, 11):
sum += factorial(j)
print("1!+2!+3!+……10!的和为:", sum)
```
输出结果为:
```
1!+2!+3!+……10!的和为: 4037913
```
解释一下代码:
首先,我们定义了一个函数`factorial(n)`,用于计算n的阶乘。这个函数使用了一个for循环来计算阶乘,然后返回结果。
接下来,我们使用了一个for循环来遍历1到10,每次循环都调用`factorial(j)`函数来计算j的阶乘,然后将结果累加到变量`sum`中。
最后,我们输出`sum`的值,即1!+2!+3!+……10!的和。
相关问题
本实验旨在帮助学生掌握 Python 元组的基本概念和操作,通过实际操作加深对元组的 理解,并提高解决实际问题的能力。 1. 理解和掌握元组的定义和初始化方法。 2. 熟悉元组的各种操作,包括访问、拼接、切片、解压和遍历等。 3. 能够应用元组解决实际问题,例如统计竞赛参与者的信息。 三、实验任务及原理 任务要求: 假设有 20 名同学参加了编程竞赛,每位同学的信息包括:学号、姓名、完成题⽬数、 总⽤时。请按照如下要求完成: (1)输⼊每位同学的信息,使⽤元组存储。 (2)根据完成题⽬数进⾏排序,并显示前 3 名同学的信息(完成题⽬数最多的排在前 ⾯,若题⽬数相同,则总⽤时最少的排在前⾯)。显示格式如下: 学号 姓名 完成题⽬数 总⽤时 22208015501 张三 10 90m23s 22208015502 李三 10 100m33s 22208015503 王三 9 98m14s 计算所有⼈的完成题⽬的平均数并显示 (4)计算每个⼈的完成的题⽬平均时间并排序显示 学号 姓名 完成题⽬数 总⽤时 平均⽤时 22208015501 张三 10 90m23s 9m2s 22208015502 李三 10 100m33s 10m3s 22208015503 王三 9 98m14s 10m55s ……. 理论知识: (1)元组的定义 在 Python 中,元组(tuple)是⼀种有序的、不可变的数据类型。它可以包含任意类型 的元素,包括数字、字符串、列表等。元组使⽤⼩括号 () 来创建,并且元组中的元素可以 通过索引访问。与列表(list)不同,元组⼀旦创建就不能被修改。Python 是⼀种动态类型 语⾔,在定义变量时不需要明确指定变量的类型,Python 会根据赋给变量的值来⾃动确定 其类型。 创建元组的⽅法: 1.1 包含任意元素 numbers = (1, 2, 3, 4, 5) words = ("apple", "banana", "cherry") mixed_list = (1, "hello", 3.14, True) 1.2 使⽤ tuple()构造函数 numbers = tuple(range(1, 6)) 1.3 创建只包含 1 个元素的元组 single_element_tuple = (42,) 1.4 元组的嵌套 元组的嵌套指的是在⼀个元组中包含其他元组或不同类型的数据结构。使⽤嵌套可以创 建更复杂的数据结构,其中包含多个层次的元组结构。 nested_tuple = (1, 2, (3, 4), ("a", "b", "c")) (2)元组的操作 元组的操作包括:访问、添加、删除、修改、拼接、重复、切⽚、解压、遍历。 2.1 访问 可以使⽤索引来访问元组中的元素。需要注意的是,索引必须是整数类型,并且不能超 出元组的范围,否则会引发 IndexError 错误。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) print(my_tuple[0]) print(my_tuple[-1]) 2.3 添加、删除、修改 在 Python 中,元组是不可变的数据类型,这意味着⼀旦创建,就不能添加、修改或删 除元素。元组的元素是固定的,不能被更改。 如果需要添加元素,可以创建⼀个新的元组,将原来的元组与新元素合并。 my_tuple = (1, 2, 3) new_tuple = my_tuple + (4,) 如果需要删除元素,只能创建⼀个新的元组,将不需要的元素排除在外。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) # 删除 my_tuple[3] new_tuple = my_tuple[:3] + my_tuple[4:] print(my_tuple) print(new_tuple) 如果需要修改元组中的某个元素,只能创建⼀个新的元组来替代原来的元组。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) # my_tuple[3] = -4 错误! new_tuple = my_tuple[:3] + (-4,) + my_tuple[4:] print(my_tuple) print(new_tuple) 2.4 拼接 元组的拼接可以通过 + 运算符来实现。当使⽤ + 运算符连接两个元组时,会创建⼀ 个新的元组,包含原始元组中的所有元素。 tuple1 = (1, 2, 3) tuple2 = (4, 5, 6) result_tuple = tuple1 + tuple2 print(result_tuple) print(new_tuple) 2.5 重复 可以使⽤乘法运算符 * 来实现元组的重复。通过将⼀个元组与⼀个整数相乘,可以创 建⼀个新的元组,其中包含原始元组重复指定次数的内容。 my_tuple = (1, 2, 3) # 创建⼀个新的元组,并赋值给原始元组变量 my_tuple = my_tuple * 3 print(my_tuple) 2.6 切⽚ 通过指定起始索引、结束索引和步⻓来获取元组的⼦集。切⽚操作返回⼀个新的元组, ⽽原始元组保持不变。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) # 获取索引 1 到索引 4 之间的元素(不包括索引 4) subset1 = my_tuple[1:4] print(subset1) # 获取从索引 2 开始到结束的元素 subset2 = my_tuple[2:] print(subset2) # 获取从开始到索引 6(不包括索引 6)的元素,步⻓为 2 subset3 = my_tuple[:6:2] print(subset3) # 获取整个元组的逆序 reverse_tuple = my_tuple[::-1] print(reverse_tuple) # 从索引 5 到 1(不包括索引 1)逆序,步⻓为 2 reverse_tuple = my_tuple[5:1:-2] print(reverse_tuple) 2.7 解压 元组的解压指的是将元组中的元素分别赋值给多个变量的过程。当⼀个元组中包含多个 元素,⽽且希望将这些元素分别赋值给多个变量时,可以使⽤解压操作。 my_tuple = (1, 2, 3) a, b, c = my_tuple print(a) print(b) print(c) 元组的解压⾮常有⽤,特别是在函数返回多个值时。例如,可以将⼀个函数返回的多个 值直接解压到多个变量中 def get_coordinates(): return (10, 20, 30) x, y, z = get_coordinates() print("x =", x) print("y =", y) print("z =", z) 可以使⽤星号 * 来捕获多余的元素,将其作为⼀个列表赋值给⼀个变量。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) a, b, *rest = my_tuple print(a) print(b) print(rest) # 输出: [3, 4, 5] 2.8 遍历 使⽤ for 遍历元组 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for element in my_tuple: print(element) 使⽤索引遍历元组 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for i in range(len(my_tuple)): print(my_tuple[i]) 同时遍历索引和元素 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for index, element in enumerate(my_tuple): print(f"Index {index}: {element}") 四、实验环境 (1)PyCharm 社区版 (2)Anaconda(Python 3.10 以上) 五、实验预习任务 (1)复习元组的定义和基本操作。 (2)查阅元组的切片、解压和拼接方法的使用。 (3)尝试编写简单的元组操作代码。 六、实验过程(实验方案) (1)收集学生信息 使用循环和 input()`函数逐个输入 20 名同学的个人信息(学号、姓名、 完成题目数、总用时)。 将每位同学信息存储为元组,放入一个列表中。 (2)数据处理和统计 遍历列表,按完成题目数排序(题目数相同则按总用时排序),计算所有同学完成题目的平均数。 计算每位同学的平均用时(总用时除以题目数),并按平均用时排序。 (3)输出结果 根据要求和使用 print 函数和 f-字符串对数据格式化输出 七、实验课后任务 (1)为代码添加详细注释。 (2)尝试使用不同的列表操作方法完成相同的统计任务。 (3)将项目源码提交到指定平台。 八、实验考核 (1)列表定义和操作的正确性。 (2)数据处理和统计的准确性。 (3)代码的可读性和可维护性。 (4)实验报告的完整性和清晰度。 九、实验资源 智慧平台中课件:06 元组.pdf
好的,下面是对这个实验内容的一个总结和解答:
### 实验概述
本次实验的目标是帮助学生掌握 **Python 元组** 的基本概念及其操作,并通过具体的编程实践加深对元组的理解。我们将围绕“竞赛参与者信息管理”这一场景展开实验任务。
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### 核心知识点回顾
#### 1. **元组的定义**
- 元组是一种有序且不可变的数据结构。
- 使用小括号 `()` 表示,例如 `(1, 2, 3)` 或者利用构造函数 `tuple([iterable])` 创建。
- 特点:一旦创建无法修改(如添加、删除或替换元素),因此适用于存储固定数据集合的情况。
#### 2. **元组的基本操作**
| 操作名称 | 描述 |
|--------------|-------------------------------------------------------------|
| 访问 | 支持正向索引 `[i]` 和负向索引 `[-i]` |
| 拼接 | 可以使用 `+` 符号将两个元组合并 |
| 切片 | 提取部分元素,语法为 `[start:end:step]` |
| 解压 | 把元组中的值分配给多个变量 |
| 遍历 | 使用 `for-in` 循环逐一访问 |
#### 3. **应用场景分析**
在本实验中,我们用元组表示学生的个人参赛记录 `{学号, 姓名, 完成题数, 总用时}`。由于每位选手的成绩不会变化,适合采用这种不可变容器保存。
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### 实现步骤详解
以下是根据实验任务的具体实现思路:
#### (1)输入数据
```python
students = [] # 存储所有学生的元组信息
for _ in range(20): # 输入20名同学的信息
student_id = input("请输入学号:")
name = input("请输入姓名:")
solved_problems = int(input("请输入完成题目数:"))
total_time = input("请输入总用时(分钟秒格式,如90m23s):")
students.append((student_id, name, solved_problems, total_time)) # 构造元组存入列表
```
#### (2)排序与统计
##### a) 排序规则
先按完成题目数降序排列;若数目相同,则再依据总耗时升序决定顺序。
```python
from time import strptime # 时间解析工具
# 自定义比较函数
def sort_key(student_info):
problems_solved = student_info[2]
try:
minutes, seconds = map(int, student_info[3].strip('ms').split('m'))
total_seconds = minutes * 60 + seconds
except ValueError:
raise Exception(f"无效的时间格式 {student_info[3]}!")
return (-problems_solved, total_seconds)
sorted_students = sorted(students, key=sort_key) # 对学生进行排序
print("\n前3名成绩如下:")
for idx, stu in enumerate(sorted_students[:3], start=1):
print(f"{idx}. 学号:{stu[0]}, 姓名:{stu[1]}, 完成题数:{stu[2]}, 总用时:{stu[3]}")
```
##### b) 平均完成题数
```python
total_problems = sum(s[2] for s in students)
average_problems = total_problems / len(students)
print(f"\n全体成员平均完成题数为{average_problems:.2f}道.")
```
##### c) 平均每题所需时间
计算公式为:`(总用时 ÷ 完成题数)`
注意异常情况——某位未答题的学生需特殊处理(避免除零错误)。
```python
averages_with_details = []
for stu in students:
if stu[2]: # 若已完成非零数量题目才继续...
m_str, s_str = stu[3][:-1].split('m')
avg_min_sec = divmod(float(m_str)*60 + float(s_str[:-1]), stu[2])
averages_with_details.append((*stu, f"{avg_min_sec[0]}m{s_int}s"))
final_avg_sorted = sorted(
averages_with_details,
key=lambda t:t[-1],
reverse=False)
print('\n每人平均每题所花时间为:')
for item in final_avg_sorted:
fmt_result=f'{item[0]}-{item[1]} ({item[2]}题/{item[3]}总计)'
fmt_result += ' -> '+str(item[-1])
print(fmt_result)
```
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### 示例输出效果
假设用户依次录入了若干条有效数据之后得到类似这样的展示结果:
```
前3名成绩如下:
1. 学号:22208015501, 姓名:张三, 完成题数:10, 总用时:90m23s
2. 学号:22208015502, 姓名:李三, 完成题数:10, 总用时:100m33s
3. 学号:22208015503, 姓名:王三, 完成题数:9, 总用时:98m14s
全体成员平均完成题数为7.5道.
每人平均每题所花时间为:
22208015501-张三 (10题/90m23s总计) -> 9m2s
22208015502-李三 (10题/100m33s总计) -> 10m3s
...
```
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本实验旨在帮助学生掌握 Python 元组的基本概念和操作,通过实际操作加深对元组的 理解,并提高解决实际问题的能力。 理解和掌握元组的定义和初始化方法。 熟悉元组的各种操作,包括访问、拼接、切片、解压和遍历等。 能够应用元组解决实际问题,例如统计竞赛参与者的信息。 三、实验任务及原理 任务要求: 假设有 20 名同学参加了编程竞赛,每位同学的信息包括:学号、姓名、完成题⽬数、 总⽤时。请按照如下要求完成: (1)输⼊每位同学的信息,使⽤元组存储。 (2)根据完成题⽬数进⾏排序,并显示前 3 名同学的信息(完成题⽬数最多的排在前 ⾯,若题⽬数相同,则总⽤时最少的排在前⾯)。显示格式如下: 学号 姓名 完成题⽬数 总⽤时 22208015501 张三 10 90m23s 22208015502 李三 10 100m33s 22208015503 王三 9 98m14s 计算所有⼈的完成题⽬的平均数并显示 (4)计算每个⼈的完成的题⽬平均时间并排序显示 学号 姓名 完成题⽬数 总⽤时 平均⽤时 22208015501 张三 10 90m23s 9m2s 22208015502 李三 10 100m33s 10m3s 22208015503 王三 9 98m14s 10m55s ……. 理论知识: (1)元组的定义 在 Python 中,元组(tuple)是⼀种有序的、不可变的数据类型。它可以包含任意类型 的元素,包括数字、字符串、列表等。元组使⽤⼩括号 () 来创建,并且元组中的元素可以 通过索引访问。与列表(list)不同,元组⼀旦创建就不能被修改。Python 是⼀种动态类型 语⾔,在定义变量时不需要明确指定变量的类型,Python 会根据赋给变量的值来⾃动确定 其类型。 创建元组的⽅法: 1.1 包含任意元素 numbers = (1, 2, 3, 4, 5) words = (“apple”, “banana”, “cherry”) mixed_list = (1, “hello”, 3.14, True) 1.2 使⽤ tuple()构造函数 numbers = tuple(range(1, 6)) 1.3 创建只包含 1 个元素的元组 single_element_tuple = (42,) 1.4 元组的嵌套 元组的嵌套指的是在⼀个元组中包含其他元组或不同类型的数据结构。使⽤嵌套可以创 建更复杂的数据结构,其中包含多个层次的元组结构。 nested_tuple = (1, 2, (3, 4), (“a”, “b”, “c”)) (2)元组的操作 元组的操作包括:访问、添加、删除、修改、拼接、重复、切⽚、解压、遍历。 2.1 访问 可以使⽤索引来访问元组中的元素。需要注意的是,索引必须是整数类型,并且不能超 出元组的范围,否则会引发 IndexError 错误。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) print(my_tuple[0]) print(my_tuple[-1]) 2.3 添加、删除、修改 在 Python 中,元组是不可变的数据类型,这意味着⼀旦创建,就不能添加、修改或删 除元素。元组的元素是固定的,不能被更改。 如果需要添加元素,可以创建⼀个新的元组,将原来的元组与新元素合并。 my_tuple = (1, 2, 3) new_tuple = my_tuple + (4,) 如果需要删除元素,只能创建⼀个新的元组,将不需要的元素排除在外。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) 删除 my_tuple[3] new_tuple = my_tuple[:3] + my_tuple[4:] print(my_tuple) print(new_tuple) 如果需要修改元组中的某个元素,只能创建⼀个新的元组来替代原来的元组。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) my_tuple[3] = -4 错误! new_tuple = my_tuple[:3] + (-4,) + my_tuple[4:] print(my_tuple) print(new_tuple) 2.4 拼接 元组的拼接可以通过 + 运算符来实现。当使⽤ + 运算符连接两个元组时,会创建⼀ 个新的元组,包含原始元组中的所有元素。 tuple1 = (1, 2, 3) tuple2 = (4, 5, 6) result_tuple = tuple1 + tuple2 print(result_tuple) print(new_tuple) 2.5 重复 可以使⽤乘法运算符 * 来实现元组的重复。通过将⼀个元组与⼀个整数相乘,可以创 建⼀个新的元组,其中包含原始元组重复指定次数的内容。 my_tuple = (1, 2, 3) 创建⼀个新的元组,并赋值给原始元组变量 my_tuple = my_tuple * 3 print(my_tuple) 2.6 切⽚ 通过指定起始索引、结束索引和步⻓来获取元组的⼦集。切⽚操作返回⼀个新的元组, ⽽原始元组保持不变。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) 获取索引 1 到索引 4 之间的元素(不包括索引 4) subset1 = my_tuple[1:4] print(subset1) 获取从索引 2 开始到结束的元素 subset2 = my_tuple[2:] print(subset2) 获取从开始到索引 6(不包括索引 6)的元素,步⻓为 2 subset3 = my_tuple[:6:2] print(subset3) 获取整个元组的逆序 reverse_tuple = my_tuple[::-1] print(reverse_tuple) 从索引 5 到 1(不包括索引 1)逆序,步⻓为 2 reverse_tuple = my_tuple[5:1:-2] print(reverse_tuple) 2.7 解压 元组的解压指的是将元组中的元素分别赋值给多个变量的过程。当⼀个元组中包含多个 元素,⽽且希望将这些元素分别赋值给多个变量时,可以使⽤解压操作。 my_tuple = (1, 2, 3) a, b, c = my_tuple print(a) print(b) print© 元组的解压⾮常有⽤,特别是在函数返回多个值时。例如,可以将⼀个函数返回的多个 值直接解压到多个变量中 def get_coordinates(): return (10, 20, 30) x, y, z = get_coordinates() print(“x =”, x) print(“y =”, y) print(“z =”, z) 可以使⽤星号 * 来捕获多余的元素,将其作为⼀个列表赋值给⼀个变量。 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) a, b, *rest = my_tuple print(a) print(b) print(rest) # 输出: [3, 4, 5] 2.8 遍历 使⽤ for 遍历元组 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for element in my_tuple: print(element) 使⽤索引遍历元组 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for i in range(len(my_tuple)): print(my_tuple[i]) 同时遍历索引和元素 my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5) for index, element in enumerate(my_tuple): print(f"Index {index}: {element}") 四、实验环境 (1)PyCharm 社区版 (2)Anaconda(Python 3.10 以上) 五、实验预习任务 (1)复习元组的定义和基本操作。 (2)查阅元组的切片、解压和拼接方法的使用。 (3)尝试编写简单的元组操作代码。 六、实验过程(实验方案) (1)收集学生信息 使用循环和 input()`函数逐个输入 20 名同学的个人信息(学号、姓名、 完成题目数、总用时)。 将每位同学信息存储为元组,放入一个列表中。 (2)数据处理和统计 遍历列表,按完成题目数排序(题目数相同则按总用时排序),计算所有同学完成题目的平均数。 计算每位同学的平均用时(总用时除以题目数),并按平均用时排序。 (3)输出结果 根据要求和使用 print 函数和 f-字符串对数据格式化输出 七、实验课后任务 (1)为代码添加详细注释。 (2)尝试使用不同的列表操作方法完成相同的统计任务。 (3)将项目源码提交到指定平台。 八、实验考核 (1)列表定义和操作的正确性。 (2)数据处理和统计的准确性。 (3)代码的可读性和可维护性。 (4)实验报告的完整性和清晰度。 九、实验资源 智慧平台中课件:06 元组.pdf 详细写出来
<think>好的,我现在需要处理用户关于Python元组的实验任务。用户希望学生通过这个实验掌握元组的基本操作,包括存储学生信息、排序、计算平均数和平均用时等。首先,我需要理解用户的具体需求,然后设计一个结构清晰的解决方案。
首先,任务要求输入20名学生的信息,并用元组存储。这里可能需要考虑如何循环输入数据,并将每个学生的信息作为元组存入列表。需要注意的是,元组是不可变的,所以每个学生的信息一旦创建就不能修改,这符合实验要求。
接下来是排序部分。根据完成题目数降序排列,如果题目数相同,则总用时少的排在前面。这里需要用到Python的排序功能,自定义排序键。可能需要将总用时转换为秒来计算,以便比较。例如,用户给出的例子中,总用时是像“90m23s”这样的字符串,需要将其转换为总秒数,如90*60 +23=5423秒,这样才能正确比较。
然后,计算所有人的完成题目平均数。这一步比较简单,遍历所有学生的题目数,求和后除以人数即可。
第四个任务需要计算每个人的平均用时,并排序显示。平均用时是总用时除以题目数,同样需要处理时间格式的转换。例如,将“90m23s”转换为秒,再除以题目数,得到平均秒数,再转换回“xm ys”的格式。
在代码实现时,需要注意以下几点:
1. 输入处理:可能需要验证输入的格式是否正确,比如时间是否为“xm ys”的格式,学号是否唯一等。但根据实验要求,可能暂时不需要复杂的输入验证,假设输入正确。
2. 时间转换:需要编写函数将时间字符串转换为秒,以及将秒转换回分钟和秒的格式。
3. 排序:使用sorted函数,自定义key参数,先按题目数降序,再按总用时升序。
4. 数据结构:每个学生信息存储为元组,例如(student_id, name, num_problems, time_str),然后将这些元组存入列表。
5. 输出格式:使用f-string格式化输出,确保对齐和正确的单位显示。
可能的难点在于时间的转换和排序逻辑的实现。例如,处理时间字符串时,需要正确分割分钟和秒,并进行数值转换。排序时需要同时考虑两个条件,且顺序不同(题目数降序,时间升序)。
此外,还需要注意代码的可读性和注释,方便学生理解。例如,将时间转换函数单独写出来,并在关键步骤添加注释。
测试部分也需要考虑,比如当题目数为0时,如何处理平均用时(但根据实验描述,应该所有学生都有完成题目,所以可能不需要处理除零错误)。
最后,按照实验要求,代码需要包含详细注释,并且可能需要使用不同的列表操作方法,但用户要求使用元组,所以主要操作应基于元组和列表的组合。
总结步骤:
1. 输入学生信息,存储为元组列表。
2. 处理时间字符串,转换为秒以便排序。
3. 排序学生列表,先按题目数降序,再按总用时升序。
4. 计算平均题目数并显示。
5. 计算每个学生的平均用时,转换回时间格式。
6. 按平均用时排序并显示结果。
现在需要将这些步骤转化为具体的Python代码,确保符合元组操作的要求,并处理所有边缘情况。</think>以下是根据实验要求实现的完整Python代码及分步解释,严格使用元组操作实现需求:
```python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 实验:编程竞赛参与者信息处理
# ---------- 工具函数 ----------
def time_to_seconds(time_str):
"""将时间字符串转换为秒数"""
m, s = time_str.split('m')
return int(m) * 60 + int(s.rstrip('s'))
def seconds_to_time(seconds):
"""将秒数转换为时间字符串"""
return f"{seconds//60}m{seconds%60}s"
# ---------- 主程序 ----------
# (1) 输入学生信息
students = []
for _ in range(20): # 实际测试可改为2-3个
stu_id = input("学号:")
name = input("姓名:")
problems = int(input("完成题数:"))
time_str = input("总用时(格式90m23s):")
# 创建学生信息元组并存入列表
student = (stu_id, name, problems, time_str)
students.append(student)
# (2) 按题目数排序
sorted_students = sorted(students,
key=lambda x: (-x[2], time_to_seconds(x[3])))
print("\n【前三名成绩】")
print("学号\t\t姓名\t题数\t总用时")
for stu in sorted_students[:3]:
print(f"{stu[0]}\t{stu[1]}\t{stu[2]}\t{stu[3]}")
# (3) 计算平均题数
total = sum(stu[2] for stu in students)
average = total / len(students)
print(f"\n【平均完成题数】{average:.1f}")
# (4) 计算平均用时并排序
students_with_avg = []
for stu in students:
total_sec = time_to_seconds(stu[3])
avg_sec = total_sec / stu[2]
avg_time = seconds_to_time(int(avg_sec))
# 创建包含平均时间的新元组
new_stu = stu + (avg_time,)
students_with_avg.append(new_stu)
# 按平均用时排序
sorted_by_avg = sorted(students_with_avg,
key=lambda x: time_to_seconds(x[4]))
print("\n【按平均用时排序】")
print("学号\t\t姓名\t题数\t总用时\t平均用时")
for stu in sorted_by_avg:
print(f"{stu[0]}\t{stu[1]}\t{stu[2]}\t{stu[3]}\t{stu[4]}")
```
**代码原理说明:**
1. **数据结构设计**
- 每个学生信息使用元组存储:`(学号, 姓名, 题数, 总用时)`
- 所有学生存储在列表`students`中,保持原始输入顺序
- 计算结果时创建新元组:`(学号, 姓名, 题数, 总用时, 平均用时)`
2. **关键技术点**
- **时间转换**:通过`time_to_seconds()`和`seconds_to_time()`实现时间字符串与秒数的互转
- **复合排序**:使用`sorted()`的key参数实现先按题数降序(-x[2]),再按总用时升序
- **元组操作**:通过`stu + (avg_time,)`创建新元组,符合元组不可变性要求
- **列表推导**:`sum(stu[2] for stu in students)`高效计算总题数
3. **实验要求对应实现**
- **输入处理**:通过循环接收20个学生信息(测试时可减少数量)
- **排序显示**:使用格式化字符串输出符合要求的表格
- **平均计算**:严格按数学公式计算,保留1位小数
- **扩展元组**:通过元组拼接添加平均用时字段
**实验报告要点补充:**
1. **元组使用优势**
- 数据安全性:学生信息一旦创建不可修改
- 哈希特性:元组可作为字典键值,适合需要唯一标识的场景
- 内存优化:比列表更轻量,适合存储不变数据
2. **时间复杂度分析**
- 排序操作:$O(n \log n)$
- 遍历操作:$O(n)$
- 整体复杂度:$O(n \log n)$
3. **扩展思考**
```python
# 元组解压示例
top3 = sorted_students[:3]
for i, (stu_id, name, prob, time) in enumerate(top3, 1):
print(f"第{i}名:{name}({stu_id})")
```
**实验注意事项:**
1. 输入时间时必须严格使用`90m23s`格式
2. 当完成题数为0时程序会出错(实验中假设题数≥1)
3. 学号重复时不会校验(按实际需求可添加检查)
建议在PyCharm中创建`experiment_tuple.py`文件,将代码粘贴后运行测试。可以通过减少循环次数(如改为3次输入)快速验证程序逻辑。
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