2026年计算机编程进阶题库Python语言算法与数据结构练习题

2026年计算机编程进阶题库：Python语言算法与数据结构练习题一、选择题（共5题，每题2分，共10分）说明：以下题目主要考察Python基础语法、常用库及数据结构的基本应用，适合有一定编程基础的考生。1.Python中的集合（Set）数据结构，下列说法错误的是？A.集合中的元素是唯一的，不允许重复B.集合支持数学运算，如并集（|）、交集（&）、差集（-）等C.集合中的元素可以是列表或字典D.集合是无序的，不支持索引访问2.在Python中，以下哪个函数可以用来检查一个对象是否为可迭代对象？A.`isinstance()`B.`iter()`C.`hasattr()`D.`isinstance()`与`iter()`结合使用3.关于Python中的装饰器，以下说法正确的是？A.装饰器只能修改函数的行为，不能添加新的功能B.装饰器是高阶函数，可以接收函数作为参数C.使用装饰器会改变函数的名称和内存地址D.装饰器不支持条件性应用（如仅特定条件下生效）4.在Python中，以下哪种数据结构最适合实现LRU（最近最少使用）缓存？A.列表（List）B.字典（Dictionary）C.队列（Queue）D.哈希表（HashTable）结合双向链表5.Python中的`yield`关键字主要用于？A.定义类B.生成器函数，用于创建可迭代对象C.异步编程D.限制函数执行权限二、填空题（共5题，每题2分，共10分）说明：考察Python语法细节及常用库的API记忆。6.在Python中，用于合并两个字典的内置函数是________。7.如果要限制一个变量的作用域仅在函数内部，应使用________关键字。8.Python中的`collections`模块中，用于实现双端队列的数据结构是________。9.在Python中，`sorted()`函数默认按________方式对可迭代对象进行排序。10.使用`with`语句打开文件时，可以确保文件在操作完成后自动________。三、简答题（共3题，每题5分，共15分）说明：考察对算法原理和数据结构的理解。11.简述Python中列表和元组的区别，并说明在哪些场景下优先选择列表。12.解释什么是递归函数，并举例说明递归的适用场景及潜在问题（如栈溢出）。13.描述快速排序（QuickSort）的基本思想，并分析其时间复杂度。四、代码实现题（共3题，每题10分，共30分）说明：考察实际编程能力，题目结合实际应用场景。14.编写一个函数，接收一个字符串列表，返回其中所有包含重复字符的字符串。示例输入：`["abc","aabb","cd","xyzzy"]`示例输出：`["aabb","xyzzy"]`15.实现一个简单的LRU缓存类，支持`get`和`put`操作，要求时间复杂度为O(1)。提示：可以使用`collections.OrderedDict`或自定义双向链表+哈希表。16.给定一个无序数组，编写代码找出数组中第三大的数。假设数组中至少有三个不同的数。示例输入：`[3,1,2,1,4,4,5,2,3]`示例输出：`3`五、算法设计题（共2题，每题15分，共30分）说明：考察复杂问题解决能力，结合实际业务场景。17.假设你需要开发一个任务调度系统，任务按优先级（整数，越高优先级越高）和到达时间排序。要求：-每隔1秒处理一个最高优先级的任务。-如果有多个任务同时到达，按优先级排序。-编写代码模拟该调度过程，假设任务以列表形式输入（`(任务ID,优先级,到达时间)`）。示例输入：`[('task1',5,3),('task2',7,2),('task3',3,4),('task4',7,2)]`示例输出：`['task2','task4','task1','task3']`（按处理顺序）18.编写一个函数，判断一个二叉树是否为平衡二叉树。平衡二叉树的定义是：对于任意节点，其左右子树的高度差不超过1。提示：可以使用递归计算树的高度，并在计算过程中判断平衡性。答案与解析一、选择题答案1.C-解析：集合中的元素必须是可哈希的（如整数、字符串、元组），列表和字典是不可哈希的，因此不能作为集合元素。2.B-解析：`iter()`函数可以尝试获取对象的迭代器，如果对象可迭代则返回迭代器，否则抛出`TypeError`。其他选项不直接用于检查可迭代性。3.B-解析：装饰器本质上是一个高阶函数，接收函数作为参数，并返回一个新的函数。它可以修改或增强原函数的行为。4.D-解析：哈希表结合双向链表可以实现O(1)的`get`和`put`操作，适合LRU缓存。其他数据结构要么时间复杂度高，要么不支持快速更新。5.B-解析：`yield`用于定义生成器函数，生成器可以按需产生值，节省内存。二、填空题答案6.`update()`-解析：`update()`函数可以合并另一个字典到当前字典中。7.`def`（或`lambda`等，但`def`最常用）-解析：函数定义使用`def`，确保变量仅在函数内部可见。8.`deque`（来自`collections`模块）-解析：`deque`（双端队列）支持O(1)时间复杂度的头部和尾部操作。9.升序-解析：`sorted()`默认按升序排序，可通过`reverse=True`改为降序。10.关闭（或`flush`）-解析：`with`语句确保文件在块结束时自动关闭，防止资源泄漏。三、简答题解析11.列表和元组的区别及使用场景-区别：-列表（List）是可变的，可以修改元素；元组（Tuple）是不可变的，一旦创建无法修改。-列表占用更多内存，元组性能稍高（因不可变）。-列表支持索引和切片操作，元组也支持，但元组不能添加或删除元素。-优先选择列表的场景：-需要动态修改数据的场景（如添加、删除元素）。-需要存储可变集合的场景（如实现栈、队列）。12.递归函数及其问题-基本思想：递归函数通过调用自身来解决问题，将大问题分解为小问题。-适用场景：-队列或树形结构的遍历（如二叉树遍历）。-分治算法（如快速排序、归并排序）。-潜在问题：-栈溢出：递归深度过大时，系统栈可能满。-性能问题：重复计算可能导致效率低下。13.快速排序思想及时间复杂度-基本思想：1.选择一个基准值（pivot）。2.将数组分为两部分：小于基准值的和大于基准值的。3.递归对两部分进行排序。-时间复杂度：-最好/平均：O(nlogn)-最坏：O(n²)（如已排序数组选择最左边或最右边为基准）四、代码实现题解析14.重复字符字符串筛选pythondeffind_duplicates(strings):return[sforsinstringsiflen(set(s))!=len(s)]-解析：集合去重后与原字符串长度不同，则存在重复字符。15.LRU缓存实现pythonfromcollectionsimportOrderedDictclassLRUCache:def__init__(self,capacity):self.cache=OrderedDict()self.capacity=capacitydefget(self,key):ifkeynotinself.cache:return-1self.cache.move_to_end(key)returnself.cache[key]defput(self,key,value):ifkeyinself.cache:self.cache.move_to_end(key)self.cache[key]=valueiflen(self.cache)>self.capacity:self.cache.popitem(last=False)-解析：`OrderedDict`保持插入顺序，`move_to_end`用于更新访问记录。16.第三大数查找pythondefthird_largest(nums):first,second,third=float('-inf'),float('-inf'),float('-inf')fornuminnums:ifnum>first:third,second,first=second,first,numeliffirst>num>second:third,second=second,numelifsecond>num>third:third=numreturnthird-解析：维护三个变量记录前三大的数，遍历数组更新。五、算法设计题解析17.任务调度系统pythonimportheapqdeftask_scheduling(tasks):按(优先级,到达时间)排序，优先级高的或时间早的先处理tasks.sort(key=lambdax:(-x[1],x[2]))heap=[]index=0result=[]whileheaporindex<len(tasks):whileindex<len(tasks)andtasks[index][2]<=len(heap):heapq.heappush(heap,(-tasks[index][1],tasks[index][0]))index+=1ifheap:_,task_id=heapq.heappop(heap)result.append(task_id)returnresult-解析：使用堆（优先队列）管理任务，按优先级和到达时间排序。18.平衡二叉树判断pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefis_balanced(root):defcheck(node):ifnotnode:return0,Trueleft_height,left_balanced=check(node.left)right_height,ri