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综合案例：Python 函数知识整合 — 学生成绩管理系统

news 2025/8/16 10:03:41

1. 案例背景

我们将用一个简化版的学生成绩管理系统来演示：

如何定义函数（参数、返回值）
如何使用不同类型的参数（位置参数、关键字参数、可变参数）
作用域（全局与局部变量）
匿名函数（lambda）
闭包
常用高阶函数（map、filter、sorted、reduce）

目标功能：

添加学生及成绩
查询成绩
计算平均分
查找优秀学生
排序学生成绩

from functools import reduce# =========================
# 全局变量 - 模拟数据库
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students_data = {}  # { "姓名": [语文, 数学, 英语] }# =========================
# 基础函数与参数示例
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def add_student(name, *scores):"""功能说明：添加一个学生及其成绩到系统中。该函数使用了可变参数 *scores 来接收任意数量的成绩（通常是多门科目），并将其存储到全局字典 students_data 中。使用场景：需要在系统中录入新学生时调用。"""if name in students_data:print(f"学生 {name} 已存在，添加失败。")return Falsestudents_data[name] = list(scores)print(f"学生 {name} 添加成功！")return Truedef get_student_score(name):"""功能说明：查询某个学生的成绩列表。如果学生不存在，则返回 None。使用场景：需要查看单个学生的所有科目成绩时调用。"""return students_data.get(name, None)# =========================
# 作用域示例
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def update_score(name, subject_index, new_score):"""功能说明：修改指定学生某一科目的成绩。该函数演示了如何在函数内部修改全局变量 students_data，体现了 Python 中全局作用域与局部作用域的关系。使用场景：成绩录入错误或学生成绩需要更新时调用。"""if name in students_data and 0 <= subject_index < len(students_data[name]):students_data[name][subject_index] = new_scoreprint(f"{name} 的成绩已更新！")else:print("学生不存在或科目索引错误。")# =========================
# 匿名函数 & 高阶函数
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def calculate_average(name):"""功能说明：计算某个学生的平均分。使用 reduce 和 lambda 进行成绩求和，并计算平均值。使用场景：在成绩分析、排序、筛选优秀学生时调用。"""scores = students_data.get(name)if not scores:return Noneavg = reduce(lambda x, y: x + y, scores) / len(scores)return round(avg, 2)def get_top_students(min_score=85):"""功能说明：筛选出平均分大于等于 min_score 的学生名单。使用 filter + lambda 实现。使用场景：需要快速获取优秀学生名单时调用。"""return list(filter(lambda name: calculate_average(name) >= min_score, students_data.keys()))def sort_students(by_avg=True, reverse=True):"""功能说明：对学生进行排序，可选择按平均分或成绩列表排序。默认按平均分从高到低排序。使用 sorted + lambda 实现。使用场景：在成绩分析报告中对学生进行排名时调用。"""return sorted(students_data.keys(),key=lambda name: calculate_average(name) if by_avg else students_data[name],reverse=reverse)# =========================
# 闭包示例
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def score_query_maker(subject_index):"""功能说明：创建一个闭包函数，用于查询指定科目的成绩。外部函数接收科目索引，返回的内部函数根据学生姓名返回该科目的分数。使用场景：当需要重复查询某一科目的成绩时，可以生成专用的查询函数，提高效率。"""def query(name):scores = students_data.get(name)if not scores:return Nonereturn scores[subject_index]return query# =========================
# 测试流程
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if __name__ == "__main__":# 添加学生add_student("小明", 88, 92, 79)add_student("小红", 95, 90, 93)add_student("小刚", 70, 65, 80)# 查询成绩print("小红成绩：", get_student_score("小红"))# 更新成绩update_score("小明", 2, 85)  # 改英语成绩# 计算平均分print("小明平均分：", calculate_average("小明"))# 查找优秀学生print("优秀学生：", get_top_students(85))# 排序学生print("按平均分排序：", sort_students())# 使用闭包查询某科成绩query_math = score_query_maker(1)  # 数学print("小红的数学成绩：", query_math("小红"))