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1。循环的优化
经典优化分析#xff1a;
未优化的代码#xff1a;
细节分析#xff1a;
优化后的代码#xff1a;
优化的细节#xff1a;
性能对比
优化的关键在于#xff1a;
经典习题讲解#xff1a;(紫色的解析请重点关注一下)
1。例三
个人代码解析…目录
1。循环的优化
经典优化分析
未优化的代码
细节分析
优化后的代码
优化的细节
性能对比
优化的关键在于
经典习题讲解(紫色的解析请重点关注一下)
1。例三
个人代码解析
总代码演示
例3-8
个人代码解析
总代码演示
例3-9
这种题的难度就在于两层循环的起始点和步长等的控制。
个人代码解析
全部代码展示
循环变形
打印效果 我们先来看一下循环的优化
1。循环的优化 经典优化分析
优化的核心在于减少循环内不必要的计算通过将与循环变量无关的操作移到外部从而提高性能。
未优化的代码
import time digits (1, 2, 3, 4)
T1 time.perf_counter() for _ in range(1000): # 外层循环 result [] for i in digits: # 第一个内层循环 for j in digits: # 第二个内层循环 for k in digits: # 第三个内层循环 result.append(i * 100 j * 10 k) # 在这里进行计算 T2 time.perf_counter()
print(优化前程序运行时间:%s毫秒 % ((T2 - T1) * 1000))
细节分析
i * 100 和 j * 10 是每次内层循环中都需要计算的部分但实际上i 和 j 的值在每个循环中是固定的。因此它们每次重复计算没有意义。也就是说在每一次 i 或 j 循环不变时我们多次重复计算了 i * 100 和 j * 10。这个操作浪费了时间。
优化后的代码
import time digits (1, 2, 3, 4)
T3 time.perf_counter() for _ in range(1000): # 外层循环 result [] for i in digits: # 第一个内层循环 i i * 100 # 将 i * 100 提取到第二层循环外部 for j in digits: # 第二个内层循环 j j * 10 # 将 j * 10 提取到第三层循环外部 for k in digits: # 第三个内层循环 result.append(i j k) # 优化后的计算T4 time.perf_counter()
print(f优化后程序运行时间:{(T4 - T3) * 1000}毫秒)
优化的细节 提取计算到外层循环 在未优化的版本中i * 100 和 j * 10 在每次 k 的循环时都被重复计算。而实际上i * 100 在每次 i 变化后才会变化所以我们可以把它提取到 for j in digits: 循环的外部。同理j * 10 只需要在每次 j 变化时计算一次我们将它提取到 for k in digits: 循环的外部。优化后的计算公式变成了 i j k其中 i 和 j 预先乘好了系数避免了重复计算。 减少了计算量 通过提前计算 i * 100 和 j * 10我们在最内层的 k 循环中避免了这两项乘法操作。在内层循环次数非常多的情况下例如这里的 1000 * 4 * 4 * 4 64000 次减少每次循环的计算量会显著提升效率。
性能对比
优化前循环中每次都重复进行 i * 100 j * 10 k 的运算时间为 38.0651 毫秒。优化后通过将乘法移出循环每次只进行 i j k 的简单加法运算时间降到了 24.8886 毫秒。
优化的关键在于
减少循环中的重复计算如果某些计算可以在循环外部完成不依赖于内部的循环变量则应当提取到外层循环。减少运算次数乘法比加法的计算开销大所以将乘法移出内层循环改为在外层计算一次能有效提升性能。
经典习题讲解(紫色的解析请重点关注一下)
1。例三 虽然已经有答案了但是我想说的是这个答案不是非常标准有一个隐藏的bug
个人代码解析
num 0; scores 0;
作用初始化两个变量。
num用于计数有效的成绩输入即学生人数。scores累加所有输入的成绩用于后续计算平均成绩。 ret 0; while 1:
作用进入一个无限循环直到通过 break 语句显式退出。
1表示循环条件永远为真因此这个循环会不断执行直到用户输入退出条件Q 或 q。和上面的True一个意思 x input(请输入学生成绩(按Q或q结束))
作用使用 input() 获取用户输入的成绩。
使用input函数充当输入函数用户的输入被赋值给变量 x。输入的内容总是字符串类型因此后续可能需要进行类型转换。 if (x Q or x q): break
作用检查用户是否输入了 Q 或 q。
如果用户输入的是 Q 或 q则终止循环使用 break结束成绩录入过程。 # if (x.upper() Q): # break
upper()函数的作用是将一个字符串的全部字符转换成大写的原本就是大写的不变这里使用这个就避免了大小写要辨别两次的问题。 if (float(x) 0): continue
作用将用户输入的 x 转换为浮点数并检查是否为负数。
如果用户输入了负数程序会跳过当前循环不进行成绩累加和人数统计直接进入下一次循环通过 continue 跳过后续代码。 num 1# python里面没有自增的这个用法 scores float(x)
num 1学生人数计数器 num 增加 1表示记录了一个有效的成绩。
scores float(x)将用户输入的成绩转换为浮点数加到 scores 中累积所有输入的成绩。if (num 0): print(f学生人数{num}, 平均成绩{scores})
作用在输入结束后检查是否有有效成绩即检查学生人数 num 是否为 0。这里正是图片答案丢失的点加上这个if判断可以有效解决这个bug
如果 num 为 0说明用户没有输入任何有效成绩没有录入任何非负数的成绩程序输出提示“没有有效成绩输入”。 else: print(f学生人数{num}, 平均成绩{scores / num})
作用如果有有效成绩num 不为 0则计算并输出平均成绩。
scores / num将总成绩除以学生人数计算平均成绩。使用 f-string 格式化输出显示学生人数和平均成绩。 总代码演示
num 0; scores 0; ret 0; while 1: x input(请输入学生成绩(按Q或q结束)) if (x Q or x q): break # if (x.upper() Q): # break if (float(x) 0): continue num 1# 没有 scores float(x) if (num 0): print(f学生人数{num}, 平均成绩{scores}) else: print(f学生人数{num}, 平均成绩{scores / num}) 例3-8 这个题的解法精妙之处在于使用了字典进行存储个数。
个人代码解析
scores [89, 70, 49, 87, 92, 84, 73, 71, 78, 81, 90, 37, 77, 82, 81, 79, 80, 82, 75, 90, 54, 80, 70, 68, 61]
作用定义一个包含多个学生成绩的列表 scores。这里列表相当于数组来用了
列表内容包含 24 个整数代表不同学生的考试分数。 groups {优秀 : 0, 良:0, 中:0, 及格:0, 不及格:0}
作用初始化一个字典 groups用于统计不同分数段的学生人数。
字典内容
优秀统计分数 90 的学生人数初始值为 0。良统计分数在 80 到 89 的学生人数初始值为 0。中统计分数在 70 到 79 的学生人数初始值为 0。及格统计分数在 60 到 69 的学生人数初始值为 0。不及格统计分数 60 的学生人数初始值为 0。
这里等级和人数是构成对应关系的这种对应关系有的KV模型的意思我们现今所学的有数据构成这种KV关系的就只有字典了 for score in scores:
作用使用 for 循环遍历 scores 列表中的每个分数将每个分数赋值给变量 score。 if score 90: groups[优秀] 1
作用检查当前的 score 是否大于或等于 90。
如果是则将 groups 字典中 优秀 的值加 1表示又增加了一个优秀的学生。 elif score 80: groups[良] 1
作用如果上一个条件不满足则检查 score 是否在 80 到 89 之间。
如果是将 良 的值加 1。 elif score 70: groups[中] 1
作用如果上一个条件也不满足检查 score 是否在 70 到 79 之间。
如果是将 中 的值加 1。 elif score 60: groups[及格] 1;
作用检查 score 是否在 60 到 69 之间。
如果是将 及格 的值加 1。 else: groups[不及格] 1;
作用如果以上条件都不满足说明 score 小于 60。
将 不及格 的值加 1统计不及格的学生人数。 print(groups , groups)
作用输出 groups 字典的内容显示各个分数段的学生人数。
输出格式使用 print() 函数前面添加了 groups 作为描述后面跟着字典内容。
print可以打印任何类型的数据
在循环部分有人会写成这个样子也可以的就是没有利用到条件直接的排除性但是需要考虑两边的and的边界问题也注意一下逻辑与的使用python没有这个在C表示逻辑与的字符
for score in scores: if score 90 and score 100: groups[优秀] 1 elif score 80 and score 90: groups[良] 1 elif score 70 and score 80: groups[中] 1 elif score 60 and score 70: groups[及格] 1; else: groups[不及格] 1; 总代码演示
scores [89, 70, 49, 87, 92, 84, 73, 71, 78, 81, 90, 37, 77, 82, 81, 79, 80, 82, 75, 90, 54, 80, 70, 68, 61] groups {优秀 : 0, 良:0, 中:0, 及格:0, 不及格:0} for score in scores: if score 90: groups[优秀] 1 elif score 80: groups[良] 1 elif score 70: groups[中] 1 elif score 60: groups[及格] 1; else: groups[不及格] 1; print(groups , groups) 例3-9 这种题的难度就在于两层循环的起始点和步长等的控制。
个人代码解析
for i in range(1, 10):
作用这个循环从 1 到 9包括 1不包括 10迭代i 将取这些值之一。 for j in range(1, i 1):
作用这是一个嵌套循环j 从 1 到 i包括 i迭代。随着 i 的增加j 的范围也会增加。 print(f{i} * {j} {i * j : 2}, end )
作用打印乘法表达式 i * j 的结果格式化输出。{i * j : 2} 意味着结果的宽度至少为 2。格式化打印end 这使得打印不换行而是用空格分隔。 print()作用在内层循环结束后打印一个换行符以便为下一个 i 的输出创建新的一行。
这部分代码打印一个标准的乘法表。每一行对应一个数字 i显示了从 1 到 i 的乘法结果。 print()
作用打印一个空行以便在两个乘法表之间有一个间隔。 for i in range(1, 10):
作用与之前相同i 从 1 到 9 迭代。 for j in range(i, 10):
作用这个嵌套循环从 i 到 9包括 9迭代打印乘法表达式。
示例当 i 3 时j 将取值 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9。由于可以观察到上三角形式打印每行开始j的值都等于i所以j的循环开始条件就是j i print(f{i} * {j} {i * j : 2}, end * 4)
作用打印乘法表达式 i * j 的结果格式化输出。{i * j : 2} 表示结果左对齐宽度至少为 2。 {i*j:2} 表示计算 i*j 并输出其结果确保输出的宽度至少为 2 个字符并且左对齐。
如果结果的字符数小于 2就在右侧填充空格如果字符数大于 2则不做处理。 请区别于{i*j:2}所以为了保证前面对齐我们要使用2。
end * 4这个地方的 end 参数实际上是空格字符。 * 4 会创建一个字符串 四个空格因此在每个乘法表达式之后会添加四个空格。 print()
作用在内层循环结束后打印一个换行符以便为下一个 i 的输出创建新的一行。
这部分代码打印了另一种格式的乘法表每一行显示了 i 乘以从 i 到 9 的结果并且每个乘法表达式之间用四个空格分隔。
全部代码展示
for i in range(1, 10): for j in range(1, i 1): print(f{i} * {j} {i * j : 2}, end ) print() print() for i in range(1, 10): for j in range(i, 10): print(f{i} * {j} {i * j : 2}, end * 4) print() 循环变形
变形(观察变形过程)
for i in range(1, 10):
for k in range(1, i):
作用这个嵌套循环在每一行开始前打印空格。k 从 1 到 i - 1 迭代负责输出前导空格。
示例当 i 3 时k 将取 1, 2这意味着会打印两个空格。多了每行之前会打印一定量的空格的操作。 print( * 6, end ) for j in range(i, 10): print(f{i} * {j} {i * j : 2}, end )
print()
打印效果 相比之下就是每行前面多了很多有规律的空格。 预知后事如何请持续关注博主的动态。
