2026年编程语言进阶PythonJava与C算法应用习题

2026年编程语言进阶：Python、Java与C++算法应用习题一、Python算法应用（共5题，每题10分）1.（10分）某电商平台需要对用户购买记录进行排序，记录包含用户ID（整数）、购买时间（字符串格式“YYYY-MM-DDHH:MM:SS”）和商品价格（浮点数）。请编写Python代码，按照购买时间升序排序，若时间相同则按用户ID升序排序。输入为列表形式的记录，输出为排序后的列表。2.（10分）给定一个包含重复整数的列表，请编写Python代码，使用集合去重后，返回一个列表，其中元素按升序排列。要求时间复杂度不超过O(nlogn)。3.（10分）实现一个函数`top_k_frequent(nums,k)`，输入为整数列表`nums`和整数`k`，返回出现频率最高的`k`个元素及其频率，按频率降序排列。若频率相同，则按元素升序排列。4.（10分）编写Python代码，实现快速排序算法，输入为整数列表，输出为排序后的列表。要求使用递归方式实现。5.（10分）给定一个字符串`s`，请编写Python代码，统计其中所有单词的出现频率（单词间以空格分隔），返回一个字典，键为单词，值为频率。忽略大小写，且仅统计字母字符。二、Java算法应用（共5题，每题10分）1.（10分）设计一个`Employee`类，包含属性`id`（整数）、`name`（字符串）和`salary`（浮点数）。实现一个`Comparator`，按照`salary`降序排列，若`salary`相同则按`name`升序排列。2.（10分）给定一个包含重复整数的数组，请编写Java代码，使用HashSet去重后，返回一个按升序排列的数组。要求时间复杂度不超过O(nlogn)。3.（10分）实现一个函数`top_k_frequent(int[]nums,intk)`，输入为整数数组`nums`和整数`k`，返回出现频率最高的`k`个元素及其频率，按频率降序排列。若频率相同，则按元素升序排列。4.（10分）编写Java代码，实现归并排序算法，输入为整数数组，输出为排序后的数组。要求使用递归方式实现。5.（10分）给定一个字符串`s`，请编写Java代码，统计其中所有单词的出现频率（单词间以空格分隔），返回一个HashMap，键为单词，值为频率。忽略大小写，且仅统计字母字符。三、C++算法应用（共5题，每题10分）1.（10分）设计一个`Employee`类，包含属性`id`（整数）、`name`（字符串）和`salary`（浮点数）。实现一个`std::function`，按照`salary`降序排列，若`salary`相同则按`name`升序排列。2.（10分）给定一个包含重复整数的数组，请编写C++代码，使用`std::set`去重后，返回一个按升序排列的数组。要求时间复杂度不超过O(nlogn)。3.（10分）实现一个函数`top_k_frequent(intnums,intsize,intk)`，输入为整数数组`nums`和整数`k`，返回出现频率最高的`k`个元素及其频率，按频率降序排列。若频率相同，则按元素升序排列。4.（10分）编写C++代码，实现快速排序算法，输入为整数数组，输出为排序后的数组。要求使用递归方式实现。5.（10分）给定一个字符串`s`，请编写C++代码，统计其中所有单词的出现频率（单词间以空格分隔），返回一个`std::unordered_map`，键为单词，值为频率。忽略大小写，且仅统计字母字符。答案与解析一、Python算法应用1.答案：pythondefsort_records(records):returnsorted(records,key=lambdax:(x[1],x[0]))解析：-`sorted`函数用于排序，`key`参数指定排序依据。-`x[1]`表示购买时间，`x[0]`表示用户ID。-先按时间升序，时间相同则按用户ID升序。2.答案：pythondefunique_sorted(nums):returnsorted(set(nums))解析：-`set(nums)`去重，`sorted`按升序排列。-时间复杂度为O(nlogn)，因排序占主导。3.答案：pythonfromcollectionsimportCounterdeftop_k_frequent(nums,k):count=Counter(nums)returnsorted(count.items(),key=lambdax:(-x[1],x[0]))[:k]解析：-`Counter`统计频率。-`sorted`按频率降序、元素升序排列。-切片取前k个。4.答案：pythondefquicksort(arr):iflen(arr)<=1:returnarrpivot=arr[len(arr)//2]left=[xforxinarrifx<pivot]middle=[xforxinarrifx==pivot]right=[xforxinarrifx>pivot]returnquicksort(left)+middle+quicksort(right)解析：-递归实现快速排序。-选择中位数作为基准，分三部分（小于、等于、大于）。5.答案：pythonfromcollectionsimportdefaultdictimportredefword_frequency(s):words=re.findall(r'\b\w+\b',s.lower())returndefaultdict(int,{word:words.count(word)forwordinset(words)})解析：-`re.findall`提取单词，忽略大小写。-`defaultdict`统计频率。-去重后统计每个单词的出现次数。二、Java算法应用1.答案：javaimportjava.util.;publicclassEmployeeimplementsComparable<Employee>{intid;Stringname;doublesalary;publicEmployee(intid,Stringname,doublesalary){this.id=id;=name;this.salary=salary;}@OverridepublicintcompareTo(Employeeo){if(this.salary!=o.salary){returnDpare(o.salary,this.salary);//降序}returnpareTo();}}解析：-实现`Comparable`接口，自定义排序规则。-先按`salary`降序，相同则按`name`升序。2.答案：javaimportjava.util.;publicclassUniqueSorted{publicstaticint[]uniqueSorted(int[]nums){Set<Integer>set=newHashSet<>();for(intnum:nums)set.add(num);int[]result=newint[set.size()];inti=0;for(intnum:set)result[i++]=num;Arrays.sort(result);returnresult;}}解析：-`HashSet`去重，`Arrays.sort`排序。-时间复杂度为O(nlogn)。3.答案：javaimportjava.util.;publicclassTopKFrequent{publicstaticList<int[]>topKFrequent(int[]nums,intk){Map<Integer,Integer>count=newHashMap<>();for(intnum:nums)count.put(num,count.getOrDefault(num,0)+1);List<int[]>list=newArrayList<>();for(Map.Entry<Integer,Integer>entry:count.entrySet()){list.add(newint[]{entry.getKey(),entry.getValue()});}list.sort((a,b)->{if(b[1]!=a[1])returnIpare(b[1],a[1]);returnIpare(a[0],b[0]);});returnlist.subList(0,k);}}解析：-`HashMap`统计频率。-排序后取前k个。4.答案：javapublicclassMergeSort{publicstaticint[]mergeSort(int[]arr){if(arr.length<=1)returnarr;intmid=arr.length/2;int[]left=Arrays.copyOfRange(arr,0,mid);int[]right=Arrays.copyOfRange(arr,mid,arr.length);returnmerge(mergeSort(left),mergeSort(right));}privatestaticint[]merge(int[]left,int[]right){int[]result=newint[left.length+right.length];inti=0,j=0,k=0;while(i<left.length&&j<right.length){if(left[i]<right[j])result[k++]=left[i++];elseresult[k++]=right[j++];}while(i<left.length)result[k++]=left[i++];while(j<right.length)result[k++]=right[j++];returnresult;}}解析：-递归实现归并排序。-分治+合并操作。5.答案：javaimportjava.util.;publicclassWordFrequency{publicstaticMap<String,Integer>wordFrequency(Strings){Map<String,Integer>map=newHashMap<>();String[]words=s.toLowerCase().split("\\s+");for(Stringword:words){if(word.matches("[a-zA-Z]+")){map.put(word,map.getOrDefault(word,0)+1);}}returnmap;}}解析：-`toLowerCase`忽略大小写。-`split("\\s+")`按空格分割。-`matches("[a-zA-Z]+")`确保仅统计字母。三、C++算法应用1.答案：cppinclude<functional>include<string>classEmployee{public:intid;std::stringname;doublesalary;Employee(intid,conststd::string&name,doublesalary):id(id),name(name),salary(salary){}};usingComparator=std::function<bool(constEmployee&,constEmployee&)>;ComparatorcustomComparator=[](constEmployee&a,constEmployee&b){if(a.salary!=b.salary)returna.salary>b.salary;//降序return<;};解析：-使用`std::function`定义比较函数。-先按`salary`降序，相同则按`name`升序。2.答案：cppinclude<set>include<vector>std::vector<int>uniqueSorted(conststd::vector<int>&nums){std::set<int>set(nums.begin(),nums.end());returnstd::vector<int>(set.begin(),set.end());}解析：-`std::set`自动去重并排序。-转换为`vector`返回。3.答案：cppinclude<vector>include<unordered_map>include<algorithm>std::vector<std::pair<int,int>>topKFrequent(conststd::vector<int>&nums,intk){std::unordered_map<int,int>count;for(intnum:nums)count[num]++;std::vector<std::pair<int,int>>list(count.begin(),count.end());std::sort(list.begin(),list.end(),[](conststd::pair<int,int>&a,conststd::pair<int,int>&b){if(b.second!=a.second)returnb.second>a.second;returna.first<b.first;});returnlist.substr(0,k);}解析：-`unordered_map`统计频率。-排序后取前k个。4.答案：cppinclude<vector>std::vector<int>quicksort(std::vector<int>&arr){if(arr.size()<=1)returna