乌龟与兔子进行赛跑，跑场是一个矩型跑道,跑道边可以随地进行休息。乌龟每分钟可以前进3米，兔子每分钟前进9米；兔子嫌乌龟跑得慢,觉得肯定能跑赢乌龟，于是，每跑10分钟回头看一下乌龟，若发现自己超过乌龟,就在路边休息,每次休息30分钟，否则继续跑10分钟；而乌龟非常努力，一直跑，不休息。假定乌龟与兔子在同一起点同一时刻开始起跑，请问T分钟后乌龟和兔子谁跑得快？ 编写程序一： 输入格式：输入在一行中给出比赛时间T(分钟)。 输出格式：在一行中输出比赛的结果：乌龟赢输出@_@,兔子嬴输出^_^,平局则输出-_-；后跟1空格，再输出胜利者跑完的距离。 编写程序二： 使用Python扩展库numpy中的piecewise（）函数实现分段函数模拟兔子的行走轨迹，然后使用matplotlib.pyplot模块中的plot( )函数绘制折线图表示兔子和乌龟的时间-位移图像。

程序一：

T = int(input())  # 输入比赛时间T（单位：分钟）

turtle_distance = 3 * T  # 乌龟跑的距离
rabbit_distance = 0  # 兔子跑的距离
rest_time = 0  # 兔子休息的时间

for i in range(T):
    rabbit_distance += 9  # 兔子每分钟前进9米
    if (i + 1) % 10 == 0:  # 兔子每跑10分钟休息一次
        if rabbit_distance > turtle_distance:  # 如果兔子超过乌龟，则休息30分钟
            rest_time += 30
        else:
            rest_time = 0  # 兔子没有超过乌龟，则不休息
    else:
        if rabbit_distance > turtle_distance:  # 如果兔子超过乌龟，则休息30分钟
            rest_time += 30
        else:
            rest_time = 0  # 兔子没有超过乌龟，则不休息

    turtle_distance += 3  # 乌龟每分钟前进3米

if rabbit_distance > turtle_distance:  # 判断兔子是否赢得比赛
    print("^_^", end=" ")
    print(rabbit_distance)
elif rabbit_distance == turtle_distance:  # 判断是否平局
    print("-_-")
else:
    print("@_@", end=" ")
    print(turtle_distance)

程序二：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

T = 60  # 比赛时间60分钟
time = np.arange(0, T + 1)  # 时间轴
turtle_distance = 3 * time  # 乌龟跑的距离
rabbit_distance = np.piecewise(time, [(t + 10) % 10 == 0 and t != 0 for t in time],
                                [lambda t: 0 if rabbit_distance <= turtle_distance else rabbit_distance + 0.5 * 30 * 9,
                                 lambda t: rabbit_distance + 9])  # 兔子跑的距离

plt.plot(time, turtle_distance, label="turtle")
plt.plot(time, rabbit_distance, label="rabbit")
plt.legend()
plt.xlabel("time/min")
plt.ylabel("distance/m")
plt.show()

说明：程序二中使用了numpy中的piecewise()函数实现分段函数，当兔子跑了10分钟时，如果兔子超过乌龟，则休息30分钟，否则继续跑10分钟，即跑了9米；当兔子没有跑满10分钟时，兔子每分钟前进9米。函数最终返回兔子的跑步距离。然后使用matplotlib.pyplot模块中的plot()函数绘制折线图表示兔子和乌龟的时间-位移图像。