每日一题——Python实现PAT乙级1026 程序运行时间（举一反三+思想解读+逐步优化）五千字好文

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专栏：每日一题——举一反三
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Python-3.12.0文档解读

目录

我的写法

代码结构和逻辑

时间复杂度

空间复杂度

代码优化建议

总结

我要更强

优化方法

优化后的代码示例

代码注释

时间复杂度和空间复杂度

进一步优化建议

哲学和编程思想

1. 抽象和封装

2. 简洁性

3. 避免重复

4. 函数式编程

5. 最小惊讶原则（Principle of Least Astonishment）

6. 错误处理和输入验证

7. 效率和优化

举一反三

1. 抽象和封装

2. 简洁性

3. 避免重复

4. 函数式编程

5. 最小惊讶原则

6. 错误处理和输入验证

7. 效率和优化

8. 代码审查

9. 持续学习和实践

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题目链接：https://pintia.cn/problem-sets/994805260223102976/exam/problems/type/7?problemSetProblemId=994805295203598336&page=0

我的写法

C1,C2=map(int,input().split())seconds=(C2-C1)//100
tmp=(C2-C1)%100
if tmp>=50:seconds+=1minutes=seconds//60
seconds%=60
hours=minutes//60
minutes%=60
seconds=str(seconds)
minutes=str(minutes)
hours=str(hours)
print(hours.zfill(2),minutes.zfill(2),seconds.zfill(2),sep=':')

这段代码的主要功能是将两个时间戳之间的差值转换为小时、分钟和秒的格式，并输出为标准时间格式（HH:MM:SS）。以下是对代码的专业点评：

代码结构和逻辑

1. 输入处理：代码首先通过 map(int, input().split()) 读取两个整数 C1 和 C2，这两个值代表两个时间戳。
2. 时间差计算：通过 (C2 - C1) // 100 计算出秒数，并使用 (C2 - C1) % 100 处理小数部分，确保秒数的精度。
3. 时间单位转换：将总秒数转换为小时、分钟和秒，并使用 zfill(2) 方法确保每个时间单位都是两位数。
4. 输出格式：最终输出格式为 HH:MM:SS，确保时间格式的一致性。

时间复杂度

• 时间复杂度：O(1)。代码中的所有操作（输入、计算、格式化输出）都是常数时间操作，不随输入规模变化。

空间复杂度

• 空间复杂度：O(1)。代码使用了固定数量的变量来存储中间结果和最终结果，没有使用额外的数据结构，因此空间复杂度是常数级的。

代码优化建议

1. 变量命名：变量名 C1 和 C2 可以更具描述性，例如 timestamp1 和 timestamp2，以提高代码的可读性。
2. 常量使用：可以使用常量来表示时间单位（如 100、60 等），以提高代码的可维护性。
3. 异常处理：可以添加异常处理来确保输入的时间戳是有效的，避免潜在的运行时错误。

总结

这段代码简洁高效，逻辑清晰，能够正确地将时间戳差值转换为标准时间格式。时间复杂度和空间复杂度均为 O(1)，适用于大多数场景。通过一些小的改进，可以进一步提升代码的可读性和健壮性。

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我要更强

优化时间复杂度和空间复杂度通常涉及减少不必要的计算和内存使用。以下是一些优化方法，并附上相应的代码示例和注释。

优化方法

1. 减少重复计算：避免在循环中重复计算相同的值。
2. 使用内置函数：利用 Python 的内置函数来简化代码。
3. 避免不必要的变量：减少中间变量的使用，直接计算最终结果。
4. 使用生成器：对于大型数据集，使用生成器可以减少内存占用。

优化后的代码示例

def format_time_difference(timestamp1, timestamp2):# 计算时间差（以秒为单位）total_seconds = (timestamp2 - timestamp1) // 100milliseconds = (timestamp2 - timestamp1) % 100# 如果毫秒部分大于等于50，则向上取整if milliseconds >= 50:total_seconds += 1# 计算小时、分钟和秒hours, remainder = divmod(total_seconds, 3600)minutes, seconds = divmod(remainder, 60)# 格式化输出return f"{hours:02d}:{minutes:02d}:{seconds:02d}"# 读取输入
C1, C2 = map(int, input().split())# 输出结果
print(format_time_difference(C1, C2))

代码注释

1. 函数封装：将时间差计算和格式化封装在一个函数中，提高代码的可读性和可维护性。
2. 减少中间变量：直接在 divmod 函数中计算小时和剩余秒数，减少中间变量的使用。
3. 格式化字符串：使用 f-string 格式化输出，简洁且高效。

时间复杂度和空间复杂度

• 时间复杂度：O(1)，所有操作都是常数时间。
• 空间复杂度：O(1)，只使用了固定数量的变量。

进一步优化建议

1. 输入验证：可以添加输入验证，确保输入的时间戳是有效的。
2. 错误处理：添加错误处理机制，例如处理负数时间戳的情况。

通过这些优化，代码变得更加简洁和高效，同时保持了良好的可读性和可维护性。

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哲学和编程思想

这些优化方法体现了多种哲学和编程思想，具体包括：

1. 抽象和封装

哲学思想：抽象是哲学中的一个核心概念，它强调从具体事物中提取出普遍的、本质的特征。 编程思想：在代码中，将时间差计算和格式化封装在一个函数中，体现了抽象和封装的思想。这样做不仅提高了代码的可读性，还使得代码更易于维护和测试。

2. 简洁性

哲学思想：简洁性是哲学中追求真理的一种方式，强调去除不必要的复杂性。 编程思想：在代码中，使用 f-string 格式化输出，减少了冗余代码，使得代码更加简洁和高效。

3. 避免重复

哲学思想：避免重复是哲学中的一种原则，强调避免不必要的重复劳动。 编程思想：在代码中，通过使用 divmod 函数一次性计算小时和剩余秒数，避免了重复计算，提高了代码的效率。

4. 函数式编程

哲学思想：函数式编程强调将计算过程看作是数学函数的求值，避免状态和可变数据。 编程思想：在代码中，通过将时间差计算和格式化封装在一个纯函数中，体现了函数式编程的思想。这样做使得代码更加模块化，易于理解和测试。

5. 最小惊讶原则（Principle of Least Astonishment）

哲学思想：最小惊讶原则强调设计应符合用户的预期，避免用户感到惊讶。 编程思想：在代码中，通过使用常见的函数和操作符（如 divmod 和 f-string），使得代码的行为符合开发者的预期，减少了学习和使用成本。

6. 错误处理和输入验证

哲学思想：错误处理和输入验证是哲学中对现实世界复杂性的认识，强调对异常情况的处理。 编程思想：在代码中，虽然当前版本没有显式处理错误和输入验证，但这是进一步优化的方向。通过添加错误处理和输入验证，可以提高代码的健壮性和可靠性。

7. 效率和优化

哲学思想：效率和优化是哲学中对事物本质的追求，强调在有限资源下达到最佳效果。 编程思想：在代码中，通过减少中间变量和避免重复计算，提高了代码的执行效率和内存使用效率。

通过这些哲学和编程思想的结合，代码不仅变得更加高效和简洁，还提高了可读性和可维护性，符合软件工程的最佳实践。

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举一反三

结合上述哲学和编程思想，以下是一些通用的技巧，可以帮助在编程时举一反三，提高代码质量和效率：

1. 抽象和封装

• 定义函数：将复杂逻辑分解为多个小函数，每个函数只做一件事。
• 模块化设计：将相关的功能封装在模块或类中，提高代码的复用性和可维护性。

2. 简洁性

• 使用内置函数：充分利用 Python 的内置函数和标准库，减少自定义代码。
• 避免冗余：删除不必要的代码和注释，保持代码简洁。

3. 避免重复

• 使用循环和迭代：避免在代码中重复相同的逻辑，使用循环或列表推导式来处理重复任务。
• 缓存计算结果：对于耗时的计算，使用缓存（如字典）来存储中间结果，避免重复计算。

4. 函数式编程

• 使用纯函数：编写没有副作用的纯函数，使得代码更易于测试和推理。
• 避免状态变化：尽量减少全局变量和可变状态的使用，使得代码更稳定。

5. 最小惊讶原则

• 遵循惯例：使用常见的命名和代码结构，使得代码更易于理解和维护。
• 文档和注释：编写清晰的文档和注释，帮助其他开发者理解代码意图。

6. 错误处理和输入验证

• 异常处理：使用 try-except 块来捕获和处理异常，提高代码的健壮性。
• 输入验证：在函数入口处验证输入参数，确保它们符合预期。

7. 效率和优化

• 性能分析：使用性能分析工具（如 cProfile）来识别代码中的瓶颈。
• 算法优化：选择合适的数据结构和算法，以提高代码的执行效率。

8. 代码审查

• 同行评审：定期进行代码审查，从其他开发者的角度发现潜在问题和改进点。
• 代码风格：遵循一致的代码风格（如 PEP 8），提高代码的可读性。

9. 持续学习和实践

• 阅读优秀代码：阅读和学习开源项目或其他优秀代码，吸收其中的设计思想和技巧。
• 实践和反思：在实际项目中应用这些技巧，并定期反思和总结经验。

通过结合这些技巧和哲学思想，可以在编程时更加灵活和高效，编写出高质量的代码。记住，编程是一个不断学习和改进的过程，持续实践和反思是提高编程能力的关键。

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