Python学生成绩管理系统优化：基于嵌套字典的数据结构与操作

students = {
    "Peter": [
        ("Introduction to Programming", 3),
        ("Advanced Course in Programming", 2)
    ]
}

students = {
    "Peter": {
        "Introduction to Programming": 3,
        "Advanced Course in Programming": 2
    }
}

def add_student(students: dict, name: str) -> bool:
    """
    向学生数据库中添加一名新学生。
    如果学生已存在，则不执行任何操作。

    Args:
        students (dict): 学生数据库，键为学生姓名，值为其课程成绩字典。
        name (str): 要添加的学生姓名。

    Returns:
        bool: 如果成功添加新学生，返回True；如果学生已存在，返回False。
    """
    if name in students:
        return False  # 学生已存在，不进行操作
    students[name] = {}  # 为新学生创建一个空的课程成绩字典
    return True  # 成功添加学生

def add_course(students: dict, name: str, course: tuple[str, int]) -> bool:
    """
    为指定学生添加或更新课程成绩。

    Args:
        students (dict): 学生数据库。
        name (str): 学生姓名。
        course (tuple[str, int]): 包含课程名和成绩的元组，例如 ("Introduction to Programming", 3)。

    Returns:
        bool: 如果成功添加或更新课程，返回True；如果因学生不存在、成绩为0
              或新成绩不高于旧成绩而未进行操作，返回False。
    """
    course_name, grade = course  # 解包课程元组

    if name not in students:
        print(f'{name}: 数据库中无此人')
        return False  # 学生不存在

    if grade == 0:
        # 成绩为0的课程不予记录
        return False

    if course_name not in students[name]:
        # 如果是新课程，直接添加
        students[name][course_name] = grade
        return True

    # 如果课程已存在，且新成绩高于旧成绩，则更新
    if grade > students[name][course_name]:
        students[name][course_name] = grade
        return True

    # 新成绩不高于旧成绩，不进行更新
    return False

def print_student(students: dict, name: str) -> bool:
    """
    打印指定学生的详细信息，包括课程列表和平均成绩。

    Args:
        students (dict): 学生数据库。
        name (str): 学生姓名。

    Returns:
        bool: 如果成功打印学生信息，返回True；如果学生不存在，返回False。
    """
    if name not in students:
        print(f'{name}: 数据库中无此人')
        return False  # 学生不存在

    print(f'{name}:')

    num_courses = len(students[name])
    # 根据课程数量调整“course”的单复数形式
    course_plural = 's' if num_courses != 1 else ''
    print(f' {num_courses or "no"} completed course{course_plural}')

    # 打印每门课程的成绩
    for course_name, grade in students[name].items():
        print(f'  {course_name} {grade}')

    # 计算并打印平均成绩（如果存在课程）
    if num_courses > 0:
        average_grade = sum(students[name].values()) / num_courses
        print(f' average grade: {average_grade}')

    return True  # 成功打印学生信息

if __name__ == "__main__":
    students = {}  # 初始化学生数据库

    # 添加学生
    print("--- 添加学生 ---")
    add_student(students, "Peter")
    add_student(students, "Sally")
    add_student(students, "Peter") # 尝试添加已存在的学生，将返回False
    print(f"当前学生数据库: {students}")
    print()

    # 添加课程和更新成绩
    print("--- 添加课程与更新成绩 ---")
    add_course(students, "Peter", ("Introduction to Programming", 3))
    add_course(students, "Peter", ("Advanced Course in Programming", 2))
    add_course(students, "Peter", ("Data Structures and Algorithms", 0)) # 成绩为0，不添加
    add_course(students, "Peter", ("Introduction to Programming", 2)) # 成绩低于现有，不更新
    add_course(students, "Peter", ("Introduction to Programming", 4)) # 成绩高于现有，更新
    add_course(students, "Peter", ("New Course", 5)) # 新课程，添加
    add_course(students, "John", ("Math", 3)) # 学生不存在，打印警告并返回False
    print(f"更新课程后学生数据库: {students}")
    print()

    # 打印学生信息
    print("--- 打印学生信息 ---")
    print_student(students, "Peter")
    print()
    print_student(students, "Sally") # Sally没有课程
    print()
    print_student(students, "John") # John不存在