2026年程序设计大赛参赛作品练习题及答案

2026年程序设计大赛参赛作品练习题及答案一、选择题（共5题，每题2分，共10分）1.【算法与数据结构】下列数据结构中，最适合用于实现快速插入和删除操作的是？A.数组B.链表C.堆D.哈希表2.【编程语言基础】在Python中，以下哪个方法用于将字符串转换为小写？A.`upper()`B.`lower()`C.`capitalize()`D.`casefold()`3.【系统设计】对于一个需要高并发处理的分布式系统，以下哪种负载均衡策略最适合？A.轮询（RoundRobin）B.最小连接数（LeastConnections）C.IP哈希（IPHash）D.加权轮询（WeightedRoundRobin）4.【网络安全】以下哪种加密算法属于对称加密？A.RSAB.AESC.ECCD.SHA-2565.【数据库设计】在关系型数据库中，以下哪个术语描述了通过多个表关联数据的能力？A.聚集索引（ClusteredIndex）B.外键（ForeignKey）C.范式（NormalForm）D.索引覆盖（IndexCoverage）二、填空题（共5题，每题2分，共10分）6.【编程语言基础】在Java中，用于定义异常类的关键字是________。7.【算法与数据结构】二叉搜索树的平均查找复杂度为________。8.【系统设计】微服务架构中，服务间通信常用的协议有________和________。9.【网络安全】HTTPS协议通过________层与TCP层结合，实现数据加密传输。10.【数据库设计】SQL中用于删除表的语句是________。三、简答题（共3题，每题5分，共15分）11.【算法与数据结构】简述快速排序算法的基本思想及其时间复杂度。12.【系统设计】解释什么是CAP定理，并说明在分布式系统中如何权衡这三个属性。13.【网络安全】简述SQL注入攻击的原理，并给出防止SQL注入的常见方法。四、编程题（共2题，每题10分，共20分）14.【编程语言基础】题目：编写一个Python函数，接收一个列表，返回其中所有奇数的平方和。示例输入：`[1,2,3,4,5]`示例输出：`35`15.【数据库设计】题目：假设有一个学生表`students`，包含字段`id`（主键）、`name`、`age`和`class_id`（外键关联班级表）。编写一条SQL查询语句，统计每个班级的平均年龄，结果按班级ID升序排序。五、综合应用题（共1题，15分）16.【系统设计】题目：设计一个简单的在线购物系统，要求实现以下功能：（1）用户可以浏览商品列表，每个商品包含名称、价格和库存数量；（2）用户可以将商品加入购物车，购物车支持修改商品数量和删除商品；（3）用户可以提交订单，系统需要校验库存并生成订单记录。请简述系统架构设计，包括关键技术选型（如数据库、缓存、消息队列等）和核心模块职责。答案及解析一、选择题答案及解析1.B解析：链表允许在任意位置进行插入和删除操作，时间复杂度为O(1)；数组插入和删除需要移动大量元素，时间复杂度为O(n)；堆和哈希表不适用于频繁的动态操作。2.B解析：Python中`lower()`方法将字符串所有字符转换为小写，`upper()`相反，`capitalize()`仅首字母大写，`casefold()`更彻底的降字母。3.B解析：最小连接数负载均衡根据后端服务器的活跃连接数分配请求，适用于高并发场景；轮询和加权轮询不考虑服务器负载；IP哈希保证同一IP持续访问同一服务器。4.B解析：AES是对称加密算法，密钥和加密解密相同；RSA、ECC是公钥加密，SHA-256是哈希算法。5.B解析：外键用于表间关联，确保数据一致性；聚集索引是物理排序，范式是数据库设计理论，索引覆盖是查询优化技术。二、填空题答案及解析6.`Exception`解析：Java中所有异常类继承自`Exception`，自定义异常需继承此类或其子类。7.`O(logn)`解析：二叉搜索树通过比较节点值实现查找，高度为logn，平均查找效率高。8.`REST``gRPC`解析：REST基于HTTP协议，gRPC使用Protobuf和二进制传输，常用于微服务通信。9.`TLS`解析：HTTPS在TCP之上使用TLS（传输层安全协议）加密数据。10.`DROPTABLEtable_name;`解析：SQL中`DROPTABLE`用于删除整个表结构。三、简答题答案及解析11.快速排序的基本思想：-选择一个基准值（pivot），通常取第一个或最后一个元素；-将数组划分为两部分，左侧所有元素小于基准值，右侧所有元素大于基准值；-递归对左右两部分重复上述过程。时间复杂度：最佳/平均O(nlogn)，最坏O(n²)（当基准值选择不均时）。12.CAP定理：-C（一致性）：所有节点数据实时同步；-A（可用性）：节点故障不影响服务访问；-P（分区容错性）：网络分区时系统仍能运行。权衡：-分布式数据库通常选择CA（如MySQLCluster）；-分布式缓存选择AP（如RedisCluster）；-云服务通过多副本和负载均衡实现平衡。13.SQL注入原理及防御：原理：攻击者在输入中注入恶意SQL片段，绕过认证或破坏数据。例如：`'OR'1'='1`绕过登录验证。防御：-使用参数化查询（预编译语句）；-限制输入长度和类型；-基于权限设计最小权限原则；-安全审计日志记录异常SQL。四、编程题答案及解析14.Python代码：pythondefsum_of_odd_squares(nums):returnsum(x2forxinnumsifx%2!=0)解析：列表推导式遍历`nums`，筛选奇数并计算平方，最后求和。15.SQL查询：sqlSELECTclass_id,AVG(age)ASaverage_ageFROMstudentsGROUPBYclass_idORDERBYclass_idASC;解析：`GROUPBY`按班级分组，`AVG`计算平均年龄，`ORDERBY`排序。五、综合应用题答案及解析系统设计要点：架构：-前端：Web服务器（Nginx）处理静态资源，API网关（KubernetesIngress）路由请求；-后端：微服务架构（SpringCloud），包括商品服务（Redis缓存库存）、购物车服务（MongoDB存储）、订单服务（PostgreSQL事务）；-中间件：消息队列（RabbitMQ）处理异步任务（如库存校验）；-缓存：Redis缓存热点商品数据，减少数据库压力；核心模块：-商品服务：提供商品CRUD接口，通过缓存和数据库双写保证数据一致性；-购物车服务：存储用户临时