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8.代码风格调试%结课竞赛

article 2024/9/30 18:44:29

作业系统链接

1.代码风格

前提：在对代码进行“修饰”之前，确保代码没有任何bug。
非强制性：代码风格的学习不是强制性的，不影响后续课程的学习，但良好的代码风格有助于提高代码的可读性和维护性。

缩进与换行

代码布局 - 缩进

如果有开始定界符（如函数定义或控制结构），其余行的缩进需与开始定界符对齐。
需要额外的4个空格（相当于一个Tab键）来区分开传入参数和其他内容。
空格一般用于添加这种缩进，而Tab键通常用来保持行间的一致性。
对于多行if语句，需要一个额外的缩进来区分其他内容。

代码布局 - 换行

将所有行限制为最多79个字符。
一般语句接受隐式延续，但with语句等不支持，这时需要用反斜杠\来衔接。
assert语句同样不支持隐式延续，也需要使用反斜杠\。
多行if语句的缩进详见上一小节。
不鼓励使用复合语句（同一行上的多个语句）。

导入规范

导入本地模块/包

当需要导入自己封装的模块时，使用import关键字直接导入。
同目录下的模块可以直接通过名称导入。

导入Python库的模块/包

Python自带了丰富的基础库，可以通过简单的import语句来享用这些功能。
使用from x import y语法，其中x是包前缀，y是没有前缀的模块名。

命名规则

变量名只能包含字母、数字和下划线；变量名可以以字母或下划线开头，但不能以数字开头。
变量名不应包含空格，可以使用下划线来分隔单词。
不应使用Python关键字作为变量名。
变量名应该简短且具有描述性。

关于空格

圆括号、方括号或大括号内不需要多余空格。
在逗号、分号或冒号之前及尾随逗号之后不需要多余空格。
切片中两个冒号之间必须有相同的间距。
函数调用的左括号前不需要多余空格。
赋值运算符周围需要适当空格以提高可读性。

代码注释

注释是对代码的解释说明，目的是帮助他人更容易理解代码。
单行注释使用#符号，多行注释则使用三个引号'''或"""。
在处理逻辑复杂的代码段中，有效注释量应至少占源代码的20%。

2. Debug

调试理论与常见错误

程序作为状态机：将程序视为一个状态机，其执行过程即为状态的变化。出现bug意味着在某个环节发生了异常。
Bug分类：
- 理解需求差异产生的bug：设计偏离了最初规划的功能，导致无法满足用户需求。
- 具体实现中的bug：技术原因导致程序不能很好地完成任务，通常是数学模型存在缺陷。
常见错误：
1. 漏掉了末尾的冒号（如if语句、循环语句、函数定义）。
2. 缩进错误，没有正确缩进。
3. 英文符号写成中文符号（如引号、括号等）。
4. 字符串和数字拼接错误。
5. 变量未定义。
6. “==”（比较运算符）与“=”（赋值运算符）混用。
7. Tab键与空格混用。

利用IDE进行基本错误检测

现代IDE（如VSCode）可以自动指出语法错误，这些错误通过本地Python解释器检测。
IDE仅能帮助识别基础问题，如函数书写方式或API调用方式；对于逻辑问题，通常需要从最终结果中判断并测试。

示例：质数查找

示例代码展示了如何找出[10,20)之间的所有质数，同时指出了即使代码运行成功也可能存在隐藏的逻辑问题，这需要通过大量测试数据才能发现。

使用`print`与`assert`进行调试

print方法简单易懂但可能使代码难以阅读和维护，在多线程或异步编程中可能导致输出混乱。
assert用于检查假设条件，但在生产环境中不应使用，且只能提供简单的错误提示。

利用`logging`模块进行日志记录

logging模块允许开发者设置不同级别的日志信息，包括DEBUG、INFO、WARNING、ERROR、CRITICAL。
设置日志级别后，只有大于等于该级别的信息会被记录。

示例：

import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
logging.debug('This is a debug message')

在VSCode中配置调试

创建launch.json文件以配置调试参数，例如添加"args"参数。

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "Python: 当前文件",
            "type": "python",
            "request": "launch",
            "program": "${file}",
            "console": "integratedTerminal",
            "justMyCode": true,
            "args": ["6"]
        }
    ]
}

选择创建好的launch.json配置文件并打上断点运行。

使用`pdb`进行交互式调试

pdb是Python自带的调试器，可以通过命令行启动。
- 命令：python -m pdb your_script.py
- 常用命令：
  - break 或 b：设置断点
  - continue 或 c：继续执行程序
  - list 或 l：查看当前代码段
  - step 或 s：进入函数
  - return 或 r：执行到当前函数返回
  - next 或 n：执行下一行
  - up 或 u：返回到上个调用点
  - p x：打印变量x的值
  - exit 或 q：退出调试器
  - help：获取帮助

其他调试技巧

使用breakpoint()：Python 3.7及以上版本引入了breakpoint()函数，它会在执行时暂停程序并启动调试器。
推荐工具：除了pdb外，还有PySnooper等第三方库可以帮助更高效地调试。

3.结课竞赛

3.1题目描述

小鲸鱼最近学习了 Datawhale 的聪明办法学 Python 线下课程，这门课程的总成绩计算方法是：
总成绩 = 作业成绩 ×20%+×20%+ 小测成绩 ×30%+×30%+ 期末考试成绩 ×50%×50%
小鲸鱼想知道，这门课程自己最终能得到多少分。

输入格式

三个非负整数 A,B,CA,B,C，分别表示小鲸鱼的作业成绩、小测成绩和期末考试成绩。相邻两个数之间用一个空格隔开，三项成绩满分都是 100100 分。

输出格式

一个整数，即小鲸鱼这门课程的总成绩，满分也是 100100 分。

代码

def calculate_total_score(A, B, C):
  # 计算总成绩
  total_score = A * 0.20 + B * 0.30 + C * 0.50
  # 返回总成绩的整数部分
  return round(total_score)
# 读取输入数据
A, B, C = map(int, input().split())
# 计算并输出总成绩
print(calculate_total_score(A, B, C))

3.2.题目描述

亚运会开始了，小鲸鱼在拼命练习游泳准备参加游泳比赛，可怜的小鲸鱼并不知道鱼类是不能参加人类的奥运会的。
这一天，小鲸鱼给自己的游泳时间做了精确的计时（本题中的计时都按 2424 小时制计算），它发现自己从 aa 时 bb 分一直游泳到当天的 cc 时 dd 分，请你帮小鲸鱼计算一下，它这天一共游了多少时间呢？
小鲸鱼游的好辛苦呀，你可不要算错了哦。

输入格式

一行内输入四个整数，以空格隔开，分别表示题目中的 a,b,c,da,b,c,d。

输出格式

一行内输出两个整数 ee 和 ff，用空格间隔，依次表示小鲸鱼这天一共游了多少小时多少分钟。其中表示分钟的整数 ff 应该小于 6060。

代码

def calculate_swimming_time(a, b, c, d):
  # 将时间转换为分钟
  start_time = a * 60 + b
  end_time = c * 60 + d
  # 计算时间差
  time_difference = end_time - start_time
  # 将时间差转换为小时和分钟
  hours = time_difference // 60
  minutes = time_difference % 60
  return hours, minutes
# 读取输入数据
a, b, c, d = map(int, input().split())
# 计算并输出游泳时间
hours, minutes = calculate_swimming_time(a, b, c, d)
print(hours, minutes)

3.3.题目描述

小鲸鱼上初中了。鲸鱼妈妈认为小鲸鱼应该更加用功学习，所以小鲸鱼除了上学之外，还要参加鲸鱼妈妈为它报名的各科复习班。另外每周鲸鱼妈妈还会送它去学习朗诵、舞蹈和钢琴。但是小鲸鱼如果一天上课超过八个小时就会不高兴，而且上得越久就会越不高兴。假设小鲸鱼不会因为其它事不高兴，并且它的不高兴不会持续到第二天。请你帮忙检查一下小鲸鱼下周的日程安排，看看下周它会不会不高兴；如果会的话，哪天最不高兴。

输入格式

输入包括 77 行数据，分别表示周一到周日的日程安排。每行包括两个小于 1010 的非负整数，用空格隔开，分别表示小鲸鱼在学校上课的时间和鲸鱼妈妈安排它上课的时间。

输出格式

一个数字。如果不会不高兴则输出 00，如果会则输出最不高兴的是周几（用 1,2,3,4,5,6,71,2,3,4,5,6,7 分别表示周一，周二，周三，周四，周五，周六，周日）。如果有两天或两天以上不高兴的程度相当，则输出时间最靠前的一天。

代码

 def find_most_unhappy_day():
   max_hours = 0
   most_unhappy_day = 0
   for i in range(1, 8):
       school_hours, extra_hours = map(int, input().split())
       total_hours = school_hours + extra_hours
       if total_hours > max_hours:
           max_hours = total_hours
           most_unhappy_day = i
   if max_hours > 8:
       return most_unhappy_day
   else:
       return 0
# 执行函数并输出结果
print(find_most_unhappy_day())

3.4.题目描述

小鲸鱼的词汇量很小，所以每次做英语选择题的时候都很头疼。但是它找到了一种方法，经试验证明，用这种方法去选择选项的时候选对的几率非常大！
这种方法的具体描述如下：假设 maxnmaxn 是单词中出现次数最多的字母的出现次数，minnminn 是单词中出现次数最少的字母的出现次数，如果 maxn−minnmaxn−minn 是一个质数，那么小鲸鱼就认为这是个 Lucky Word，这样的单词很可能就是正确的答案。

输入格式

一个单词，其中只可能出现小写字母，并且长度小于 100100。

输出格式

共两行，第一行是一个字符串，假设输入的单词被验证是 Lucky Word，那么输出字符串 Lucky Word，否则输出 No Answer；
第二行是一个整数，如果输入单词被验证是 Lucky Word，输出 maxn−minnmaxn−minn 的值，否则输出 00。

代码

 def is_prime(n):
   if n <= 1:
       return False
   for i in range(2, int(n**0.5) + 1):
       if n % i == 0:
           return False
   return True
def find_lucky_word(word):
   # 计算每个字母的出现次数
   letter_counts = {}
   for letter in word:
       if letter in letter_counts:
           letter_counts[letter] += 1
       else:
           letter_counts[letter] = 1
   # 找出出现次数最多的字母和出现次数最少的字母
   max_count = max(letter_counts.values())
   min_count = min(letter_counts.values())
   # 计算差值
   difference = max_count - min_count
   # 检查差值是否是质数
   if is_prime(difference):
       return "Lucky Word", difference
   else:
       return "No Answer", 0
# 读取输入数据
word = input().strip()
# 执行函数并输出结果
result, difference = find_lucky_word(word)
print(result)
print(difference)

3.5.题目描述

输入一个偶数 NN，验证 4∼N4∼N 所有偶数是否符合哥德巴赫猜想：任一大于 22 的偶数都可写成两个质数之和。如果一个数不止一种分法，则输出第一个加数相比其他分法最小的方案。例如 1010，10=3+7=5+510=3+7=5+5，则 10=5+510=5+5 是要被舍去的答案。

输入格式

第一行输入一个正偶数 NN

输出格式

输出 N−222N−2 行。对于第 ii 行：
首先先输出正偶数 2i+22i+2，然后输出等号，再输出加和为 2i+22i+2 且第一个加数最小的两个质数，以加号隔开。

代码

def is_prime(n):
   if n <= 1:
       return False
   for i in range(2, int(n**0.5) + 1):
       if n % i == 0:
           return False
   return True
def find_prime_pair(even_number):
   for i in range(2, even_number // 2 + 1):
       if is_prime(i) and is_prime(even_number - i):
           return i, even_number - i
   return None
# 读取输入数据
N = int(input())
# 验证从 4 到 N 的所有偶数
for i in range(2, N // 2 + 1):
   even_number = 2 * i
   prime_pair = find_prime_pair(even_number)
   if prime_pair:
       # 正确地打印出两个质数
       print(f"{even_number}={prime_pair[0]}+{prime_pair[1]}")