代码生成场景响应
以下是基于金融科技模式与创新课程的房贷提前还款测算程序，通过模块化设计实现"参数输入-还款计算-提前还款分析-结果输出"全流程，支持等额本息还款方式下提前还款的利息节省与月供变化测算。代码遵循准确性、实用性、可读性、可扩展性准则，适配Python 3.8+，无额外依赖。
import math
from typing import Tuple, Dict
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配置模块：存储金融计算常量与规则
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class FinancialConfig:
"""集中管理还款方式、计算精度等配置"""
REPAYMENT_METHOD = "等额本息" # 默认还款方式（可扩展等额本金）
MONTHS_PER_YEAR = 12 # 每年月份数
PRECISION = 2 # 金额计算结果保留小数位数
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输入处理模块：获取并验证用户输入
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def get_user_input() -> Tuple[float, float, int, int]:
"""
获取贷款总额、年利率、总年限、提前还款时间（年）
返回：(贷款总额, 年利率, 总年限, 提前还款时间)
"""
try:
loan_amount = float(input("请输入贷款总额（元）："))
annual_rate = float(input("请输入年利率（%，如5.2表示5.2%）：")) / 100 # 转换为小数
total_years = int(input("请输入总还款年限（年）："))
prepay_year = int(input("请输入提前还款时间（年，如5表示第5年末）："))
输入验证
if loan_amount <= 0 or annual_rate <= 0 or total_years <= 0 or prepay_year <= 0:
raise ValueError("输入值必须为正数")
if prepay_year >= total_years:
raise ValueError("提前还款时间必须小于总还款年限")
return loan_amount, annual_rate, total_years, prepay_year
except ValueError as e:
print(f"输入错误：{e}，请重新运行程序并输入有效数字")
exit(1)
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核心计算模块：等额本息还款相关计算
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def calculate_monthly_payment(principal: float, annual_rate: float, total_years: int) -> float:
"""
计算等额本息月供
公式：M = P * [r(1+r)^n] / [(1+r)^n - 1]
P=本金, r=月利率, n=总月数
"""
monthly_rate = annual_rate / FinancialConfig.MONTHS_PER_YEAR
total_months = total_years * FinancialConfig.MONTHS_PER_YEAR
numerator = monthly_rate * math.pow(1 + monthly_rate, total_months)
denominator = math.pow(1 + monthly_rate, total_months) - 1
return round(principal * numerator / denominator, FinancialConfig.PRECISION)
def calculate_remaining_principal(principal: float, annual_rate: float, total_years: int,
prepay_year: int, monthly_payment: float) -> float:
"""
计算提前还款时的剩余本金
公式：P_剩余 = P*(1+r)^t - M*[((1+r)^t -1)/r]
t=已还月数, M=月供
"""
monthly_rate = annual_rate / FinancialConfig.MONTHS_PER_YEAR
paid_months = prepay_year * FinancialConfig.MONTHS_PER_YEAR
compound_factor = math.pow(1 + monthly_rate, paid_months)
remaining = principal * compound_factor - monthly_payment * (compound_factor - 1) / monthly_rate
return round(remaining, FinancialConfig.PRECISION)
def calculate_interest_saved(monthly_payment: float, total_years: int, prepay_year: int,
remaining_principal: float) -> float:
"""
计算提前还款节省的利息（剩余期限内原本需支付的利息）
节省利息 = 剩余期限总还款额 - 剩余本金
"""
remaining_years = total_years - prepay_year
remaining_months = remaining_years * FinancialConfig.MONTHS_PER_YEAR
total_remaining_payment = monthly_payment * remaining_months
saved_interest = total_remaining_payment - remaining_principal
return round(saved_interest, FinancialConfig.PRECISION)
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结果输出模块：整理并展示测算结果
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def display_results(principal: float, annual_rate: float, total_years: int, prepay_year: int,
monthly_payment: float, remaining_principal: float, saved_interest: float) -> None:
"""格式化输出测算结果"""
print("\n" + "="*40)
print(f"【{FinancialConfig.REPAYMENT_METHOD}还款测算结果】")
print(f"贷款总额：{principal:,} 元 | 年利率：{annual_rate*100:.2f}% | 总年限：{total_years}年")
print(f"正常月供：{monthly_payment:,} 元 | 总还款月数：{total_years*12}个月")
print("\n【提前还款分析】（第{prepay_year}年末提前还清）")
print(f"剩余本金：{remaining_principal:,} 元")
print(f"节省利息：{saved_interest:,} 元（相当于减少利息支出{saved_interest/principal*100:.1f}%）")
print(f"月供变化：从{monthly_payment:,}元降至0元（每月减少{monthly_payment:,}元）")
print("="*40)
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主程序：整合流程与异常处理
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def main():
print("=== 房贷提前还款测算程序 ===")
print(f"基于{FinancialConfig.REPAYMENT_METHOD}还款方式 | 按Enter开始计算\n")
1. 获取输入
principal, annual_rate, total_years, prepay_year = get_user_input()
2. 计算正常月供
monthly_payment = calculate_monthly_payment(principal, annual_rate, total_years)
3. 计算提前还款时剩余本金
remaining_principal = calculate_remaining_principal(
principal, annual_rate, total_years, prepay_year, monthly_payment
)
4. 计算节省利息
saved_interest = calculate_interest_saved(
monthly_payment, total_years, prepay_year, remaining_principal
)
5. 输出结果
display_results(principal, annual_rate, total_years, prepay_year,
monthly_payment, remaining_principal, saved_interest)
if name == "main":
main()
README文件（Markdown格式）
房贷提前还款测算程序
项目简介
基于**金融科技模式与创新**课程中的"现金流折现"与"最优还款策略"理论，通过等额本息还款模型，量化提前还款对利息支出的影响，帮助用户直观对比"提前还款"与"正常还款"的成本差异，辅助理性决策。
安装步骤
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安装Python 3.8及以上版本
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下载`mortgage_prepayment_calculator.py`文件（无需额外依赖库）
使用说明
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运行程序：`python mortgage_prepayment_calculator.py`
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按提示依次输入：
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贷款总额（如1000000表示100万元）
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年利率（如5.2表示5.2%）
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总还款年限（如30表示30年）
-
提前还款时间（如5表示第5年末提前还清）
- 查看输出的月供、剩余本金、节省利息及月供变化
模块说明
| 模块名称 | 功能描述 |
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| 配置模块 | 管理还款方式、计算精度等全局参数（可扩展等额本金等其他方式） |
| 输入处理模块 | 获取并验证用户输入（贷款总额、利率、年限、提前还款时间） |
| 核心计算模块 | 实现月供计算、剩余本金计算、利息节省计算（基于金融数学公式） |
| 结果输出模块 | 格式化展示测算结果，突出关键指标（节省利息占比、月供变化） |
扩展指南
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**新增还款方式**：在`FinancialConfig`中添加"等额本金"，并实现对应月供/本金计算函数
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**支持部分还款**：修改`calculate_remaining_principal`，允许输入提前还款金额（非全额）
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**图形化展示**：集成`matplotlib`绘制还款曲线（月供构成、利息占比变化）
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**多方案对比**：扩展为多提前还款时间点（如第3/5/10年末）的批量测算
核心知识点卡片
- 等额本息还款模型
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核心：每月还款额固定，包含部分本金和利息，前期利息占比高、本金占比低。
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公式： M = P \times \frac{r(1+r)^n}{(1+r)^n - 1} （M=月供，P=本金，r=月利率，n=总月数）。
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程序体现：
"calculate_monthly_payment"函数实现该公式。
- 剩余本金计算原理
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核心：基于复利公式，已还本金=月供累计偿还本金部分，剩余本金=初始本金-已还本金。
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公式： P_{剩余} = P(1+r)^t - M \times \frac{(1+r)^t - 1}{r} （t=已还月数）。
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程序体现：
"calculate_remaining_principal"函数实现动态本金追踪。
- 利息节省量化方法
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核心：提前还款节省的利息=剩余期限内原本需支付的利息（总还款额-剩余本金）。
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逻辑：若不提前还款，剩余本金需在剩余期限产生利息；提前还清则终止计息。
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程序体现：
"calculate_interest_saved"函数对比两种场景利息差。
- 金融科技应用价值
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核心：通过数字化工具将抽象金融理论（如货币时间价值）转化为可操作决策依据，提升用户财务规划效率。
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程序价值：直观展示"提前还款"对长期利息支出的影响，辅助用户权衡资金机会成本（如投资收益率vs房贷利率）。
- 模块化设计优势
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核心：分离"输入-计算-输出"逻辑，便于单独优化计算模块（如替换为更精确算法）或扩展功能（如增加还款方式）。
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程序体现：各函数职责单一（如
"get_user_input"仅处理输入，
"display_results"仅格式化输出）。
使用说明
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运行程序后，按提示输入贷款总额（如1000000）、年利率（如5.2）、总年限（如30）、提前还款时间（如5）；
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程序自动计算正常月供（约5368元）、第5年末剩余本金（约88.7万元）、节省利息（约71.5万元）；
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输出结果显示"月供从5368元降至0元，每月减少5368元"，并标注节省利息占贷款总额的比例（约71.5%）。
该程序通过金融数学公式的工程化实现，将复杂的房贷计算简化为可交互工具，可帮助用户在金融科技场景下快速评估还款策略的经济性。
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