Python入门习题（55）——团体程序设计天梯赛习题：阅览室

题目描述

天梯图书阅览室请你编写一个简单的图书借阅统计程序。当读者借书时，管理员输入书号并按下S键，程序开始计时；当读者还书时，管理员输入书号并按下E键，程序结束计时。书号为不超过1000的正整数。当管理员将0作为书号输入时，表示一天工作结束，你的程序应输出当天的读者借书次数和平均阅读时间。

注意：由于线路偶尔会有故障，可能出现不完整的纪录，即只有S没有E，或者只有E没有S的纪录，系统应能自动忽略这种无效纪录。另外，题目保证书号是书的唯一标识，同一本书在任何时间区间内只可能被一位读者借阅。

输入格式：
输入在第一行给出一个正整数N（≤10），随后给出N天的纪录。每天的纪录由若干次借阅操作组成，每次操作占一行，格式为：

书号（[1, 1000]内的整数） 键值（S或E） 发生时间（hh:mm，其中hh是[0,23]内的整数，mm是[0, 59]内整数）

每一天的纪录保证按时间递增的顺序给出。

输出格式：
对每天的纪录，在一行中输出当天的读者借书次数和平均阅读时间（以分钟为单位的精确到个位的整数时间）。

输入样例：
3
1 S 08:10
2 S 08:35
1 E 10:00
2 E 13:16
0 S 17:00
0 S 17:00
3 E 08:10
1 S 08:20
2 S 09:00
1 E 09:20
0 E 17:00

输出样例：
2 196
0 0
1 60

来源
作者: 陈越
单位: 浙江大学
时间限制: 400 ms
内存限制: 64 MB
代码长度限制: 16 KB

解题思路

数据结构

1. 如何存储一天的借阅记录？答案是，用列表records ，每个列表元素对应一条记录。元素有3项：书号、借阅行为的键值（S或E）、以及行为发生时间。行为发生时间统一采用分钟制，比如“08:10”转换为“490分钟”——表示行为在这一天的第490分钟发生。
2. 如何存储一本书的借阅数据？答案是，用Book类型的对象（下称Book对象）来存储。Book对象有4个属性：书号，借阅次数，借阅分钟数（累计值），借书开始时间。
   （a）借书开始时间的初值是-1，表示没有借书；借书行为（键值为S）发生时，借书开始时间设为行为发生时间，还书行为（键值为E）发生时，借书开始时间又设为-1。设为-1的目的是，识别“只有E没有S的记录”。
3. 如何存储多本书的借阅数据？答案是，用一个Book对象列表books，列表有1001个元素。第 i 个元素代表的是第 i 本书的借阅数据， i=1, 2, …, 1000。

算法

1. 重复处理N天的借阅记录。对于第 i 天：
   （1）读取第 i 天的借阅记录，存入列表records。见下一节的get_next_day函数。
   （2）统计第 i 天的借阅次数和平均阅读时间。见下一节的handle_records函数。

2. 如何统计一天的借阅次数和平均阅读时间？做法是，按时间先后顺序依次扫描records内的记录：
   （1）借书行为（键值为S）发生时，借书开始时间设为行为发生时间。
   （2）还书行为（键值为E）发生时，（2-a）如果借书开始时间为-1，丢弃本记录。（2-b）如果借阅开始时间不为-1，则累计借阅分钟数，借阅次数增1，把借书开始时间设为-1。

细节

1. 题目描述告诉我们，一天内的记录是按时间顺序输入的；同一本书在任何时间区间内只可能被一位读者借阅。
2. 求平均借阅时间，要四舍五入为整数。

参考答案

class Book:
    def __init__(self, book_no):
        self.book_no = book_no
        #属性有4项：书号，借阅次数，借阅分钟数（累计），借书开始时间
        self.borrow_times = 0
        self.borrow_minutes = 0
        self.borrow_start = -1  # -1表示没有借书

    def set_borrow_start(self, start):
        self.borrow_start = start  # 有可能覆盖前面的借书行为

    def set_borrow_end(self, end):
        if self.borrow_start == -1:  
            return  #没有匹配的借书行为，忽略
        self.borrow_times += 1
        self.borrow_minutes += end - self.borrow_start
        self.borrow_start = -1

    def get_borrow_times(self):
        return self.borrow_times

    def get_borrow_minutes(self):
        return self.borrow_minutes

#读取一天的借阅记录，返回借阅记录列表
def get_next_day():
    records = []
    while True:
        book_no, s_e, moment = input().split()
        book_no = int(book_no)
        if book_no == 0:
            break
        hour, minute = [int(s) for s in moment.split(':')]
        moment = hour * 60 + minute
        records.append((book_no, s_e, moment))
    return records

#统计一天的借阅记录，返回借阅次数和平均分钟数
def handle_records(records):
    borrow_times = 0
    total_minutes = 0
    books = [Book(i) for i in range(1001)]
    # print(books[1].book_no, books[1].borrow_times, books[1].borrow_minutes, books[1].borrow_start)
    # print(books[1000].book_no, books[1000].borrow_times, books[1000].borrow_minutes, books[1000].borrow_start)

    for record in records:
        if record[1] == 'S':
            books[record[0]].set_borrow_start(record[2])
        elif record[1] == 'E':
            books[record[0]].set_borrow_end(record[2])

    for i in range(1, 1001):
        borrow_times += books[i].borrow_times
        total_minutes += books[i].borrow_minutes

    if borrow_times == 0:
        avg_minutes = 0
    else:
        avg_minutes = int(round(total_minutes / borrow_times, 0))
    return borrow_times, avg_minutes

days = int(input())
for d in range(days):
    records = get_next_day()
    if len(records) == 0:
        print(0, 0)
        continue

    borrow_times, avg_minutes = handle_records(records)
    print(borrow_times, avg_minutes)

测试用例

1. 题目描述给出的测试用例覆盖了以下情形：（1）一天内有多本书被借阅。（2）一天内没有任何借阅记录。（3）一天内有1本书被借阅。（4）有键值为S的记录被忽略。（5）有键值为E的记录被忽略。

2. 对于同一本书，有连续的键值为S的记录，前一条键值为S的记录要被忽略。有连续的键值为E的记录，后一条键值为E的记录要被忽略。在题目描述给出的测试用例基础上稍加改造生成以下样例输入和样例输出。
   样例输入：
   3
   1 S 08:10
   2 S 08:20
   2 S 08:35
   1 E 10:00
   2 E 13:16
   1 E 13:16
   0 S 17:00
   0 S 17:00
   3 E 08:10
   1 S 08:20
   2 S 09:00
   1 E 09:20
   0 E 17:00
   样例输出：
   2 196
   0 0
   1 60

3. 书号为1000的边界情形。书号为1的边界情形，上面的测试用例已经覆盖。
   样例输入：
   1
   1000 S 08:10
   2 S 08:35
   1000 E 10:00
   2 E 13:16
   1 E 13:16
   0 S 17:00
   样例输出：
   2 196

4. 一天内有借阅记录，但全是无效记录。求平均借阅时间要小心，不能针对0次借阅求平均。
   样例输入
   样例输入3：
   1
   1 E 08:10
   0 S 17:00
   样例输出
   0 0

小结

1. 上面的参考答案使用了类与对象知识点。主体上，Python的类与C/C++语言中的结构体或类相似。
2. 抽取出读取一天借阅记录的get_next_day函数和统计借阅次数和累计借阅时间的handle_records函数，使得主干代码结构清晰。平时要多运用函数编写程序，你会体会到实际的好处。