2025年全国信息素养大赛Python真题及答案和解析

2025年全国信息素养大赛Python真题及答案和解析2025年全国信息素养大赛Python程序设计赛项（本科组）真题共分为客观题、编程题两大部分，总分100分，考试时长120分钟，允许使用官方Python文档、标准库手册作为参考资料，禁止访问第三方代码托管平台及AI辅助工具。第一部分客观题（总分30分）一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分）题干：以下Python3.11及以上版本的语法中，关于match-case语句的使用，写法正确的是？

matchx:

case1|2:

print("小")

case3..5:

print("中")

case_:

print("大")

matchx:

case[a,b,*rest]:

print(f"前两个元素为{a},{b}")

casestr(s):

print(f"字符串类型：{s}")

case_:

pass

matchx:

caseint(x)ifx>10:

print("大于10的整数")

casex==0:

print("零")

case_:

pass

match(a,b):

case(x,y)ifx==y:

print("相等")

case(0,_):

print("第一个元素为0")

case(*,1):

print("第二个元素为1")答案：B解析：A选项中范围匹配应使用case3to5，Python无..范围运算符；C选项casex==0为错误写法，表达式需作为守卫条件放在if后，即casexifx==0；D选项(*,1)为元组解包错误写法，匹配第二个元素为1应使用case(_,1)。B选项的序列解包、类模式匹配均符合match-case语法要求。题干：根据PEP8编码规范，以下写法符合要求的是？A.导入模块时按照标准库、第三方库、本地库的顺序导入，每组之间空一行B.函数名采用大驼峰命名法，类名采用小写下划线命名法C.单行代码长度最多可以达到120个字符，超过必须换行D.运算符两端必须始终保留1个空格，包括函数参数默认值的=两端答案：A解析：B选项规范相反，函数采用小写下划线命名，类采用大驼峰命名；C选项PEP8官方推荐单行代码不超过79字符，注释和文档字符串不超过72字符，120为企业自定义规范，不属于PEP8要求；D选项函数参数默认值的=两端不需要空格，正确写法为deffunc(a=1):。题干：现有numpy数组arr=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])，以下操作输出结果为array([2,5,8])的是？A.arr[:,1]B.arr[1,:]C.arr[::2,1]D.arr[1,::2]答案：A解析：A选项选取所有行的第1列（索引从0开始），结果为[2,5,8]；B选项选取第1行所有列，结果为[4,5,6]；C选项选取步长为2的行（第0、2行）的第1列，结果为[2,8]；D选项选取第1行步长为2的列，结果为[4,6]。题干：以下关于Python引用计数与垃圾回收的说法，错误的是？A.当一个对象的引用计数归零时，该对象会被立即回收B.循环引用是引用计数机制无法解决的问题，需要依赖分代回收机制处理C.使用del语句删除变量时，会直接释放对应对象占用的内存空间D.函数参数传递属于对象的引用传递，不会新增对象的内存拷贝答案：C解析：del语句仅删除变量对对象的引用，将引用计数减1，只有引用计数归零时才会释放内存，并非直接释放内存。其余选项表述均正确。题干：以下关于Pythonasyncio模块的说法，正确的是？A.协程函数的返回值可以直接通过调用函数获取，不需要awaitB.asyncio.run()函数可以在已经运行的事件循环中重复调用C.使用asyncwith语法可以简化异步上下文管理器的使用D.协程的切换开销比线程高，因此IO密集型场景优先使用多线程答案：C解析：A选项协程函数必须通过await才能获取返回值，直接调用返回的是协程对象；B选项asyncio.run()只能在主线程无运行事件循环时调用一次，不可重复调用；D选项协程切换开销远低于线程，IO密集型场景优先使用协程。题干：现有pandasDataFramedf，包含列[‘姓名’,‘班级’,‘成绩’]，需要统计每个班级的平均成绩，且结果保留2位小数，以下写法效率最高的是？A.df.groupby('班级')['成绩'].mean().round(2)B.df.groupby('班级').agg({'成绩':lambdax:round(x.mean(),2)})C.df.groupby('班级')['成绩'].apply(lambdax:round(x.mean(),2))D.forclsindf['班级'].unique():avg=df[df['班级']==cls]['成绩'].mean();print(round(avg,2))答案：A解析：内置的mean、round均为矢量化操作，效率远高于自定义lambda和for循环，A选项无额外函数调用开销，性能最优。B、C选项的自定义lambda存在函数调用开销，D选项逐行遍历效率最低。题干：以下排序算法中，时间复杂度为O(nlogn)且空间复杂度为O(1)的是？A.快速排序B.归并排序C.堆排序D.冒泡排序答案：C解析：快速排序平均时间复杂度O(nlogn)，最坏O(n²)，空间复杂度O(logn)递归栈开销；归并排序时间复杂度O(nlogn)，空间复杂度O(n)；堆排序为原地排序，时间复杂度稳定O(nlogn)，空间复杂度O(1)；冒泡排序时间复杂度O(n²)。题干：使用Pythonrequests库发送POST请求提交JSON格式数据，以下写法正确的是？A.requests.post(url,data=json.dumps(data),headers={'Content-Type':'application/json'})B.requests.post(url,json=data)C.以上两种写法都正确D.以上两种写法都错误答案：C解析：requests库的json参数会自动将Python对象序列化为JSON字符串，且自动设置Content-Type为application/json；手动序列化data并设置请求头的写法也可实现相同效果，两种写法均正确。题干：需要匹配中国大陆11位手机号码，第一位为1，第二位为3-9，后9位为数字，以下正则表达式写法正确的是？

A.r'^1[3\-9]\d{9}$'B.r'^1[3,4,5,6,7,8,9]\d{9}$'C.r'1[3\-9]\d{9}'D.r'^1[3\-9]\d{10}$'

答案：A解析：B选项中括号内的逗号会被识别为普通字符，会匹配包含逗号的字符串；C选项无首尾锚点，会匹配包含11位手机号的更长字符串；D选项总位数为12位，不符合要求。A选项锚定首尾，第二位匹配3-9，后接9位数字，完全符合11位手机号规则。题干：以下关于Python类继承的多态实现，说法正确的是？A.Python的多态依赖于父类和子类的继承关系，没有继承就没有多态B.子类重写父类方法时，方法的参数列表必须和父类完全一致C.Python的鸭子类型允许不相关的类实现相同的方法名即可实现多态D.父类的私有方法可以被子类重写答案：C解析：A选项错误，鸭子类型不需要继承关系即可实现多态；B选项错误，Python为动态类型语言，重写方法不需要参数列表完全一致；D选项错误，父类私有方法会被名称改写（namemangling），子类无法直接重写。二、多项选择题（共5题，每题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）题干：以下Python内置函数中，属于高阶函数的有？A.mapB.filterC.sortedD.zipE.reduce答案：ABCE解析：高阶函数指接受函数作为参数或返回函数的函数，map、filter、sorted（接受key参数为函数）、reduce均符合高阶函数定义；zip仅将多个可迭代对象打包，不属于高阶函数。题干：以下关于Python生成器和迭代器的说法，正确的有？A.生成器是一种特殊的迭代器B.迭代器可以通过__next__()方法获取下一个元素，生成器不能C.生成器表达式的内存占用比列表推导式低，适合处理大规模数据D.迭代器遍历完成后可以重复遍历，不需要重新创建E.使用yield关键字定义的函数返回的是生成器对象答案：ACE解析：B选项错误，生成器属于迭代器，支持__next__()方法；D选项错误，迭代器为一次性遍历对象，遍历完成后为空，无法重复遍历。题干：以下pandas操作中，可以用于缺失值处理的有？A.df.dropna()B.df.fillna()C.df.isna()D.df.replace()E.erpolate()答案：ABCDE解析：dropna用于删除缺失值，fillna用于填充缺失值，isna用于检测缺失值，replace可将指定值（如np.nan）替换为有效值，interpolate用于插值填充缺失值，均可用于缺失值处理流程。题干：以下关于Python线程和进程的说法，正确的有？A.由于GIL的存在，Python多线程无法利用多核CPU的性能优势B.计算密集型任务优先使用多进程，IO密集型任务优先使用多线程或协程C.进程之间的内存空间是独立的，线程之间共享进程的内存空间D.threading模块创建的线程可以通过kill()方法直接终止E.multiprocessing模块的Queue可以用于进程之间的通信答案：ABCE解析：D选项错误，Pythonthreading模块未提供kill()方法，无法直接终止线程，需通过标志位实现优雅退出。题干：以下Python语法中，写法符合Python3.10+版本要求的有？A.a:int|str=10B.deffunc(a,b,/,c,d,*,e,f):passC.with(open('a.txt')asf1,open('b.txt')asf2):passD.matchx:case1|2|3:print("匹配")E.x=[iforiinrange(10)ifi\%2==0else0]

答案：ABCD解析：A选项为3.10+支持的联合类型注解，使用|代替Union；B选项为3.8+支持的位置仅参数（/前）、关键字仅参数（后）语法；C选项为3.10+支持的上下文管理器括号分组写法；D选项为3.10+支持的match-case或模式；E选项列表推导式语法错误，正确写法为x=[iifi\%2==0else0foriinrange(10)]。

第二部分编程题（总分70分）

一、基础编程题（20分）

问题描述：给定一个由小写英文字母组成的字符串s，需要对字符串进行如下处理：1.统计字符串中每个字符的出现频率，将出现频率大于等于3次的字符全部替换为字符’’；2.替换完成后，去除字符串中连续重复的’*’，只保留1个；3.最终返回处理后的字符串。输入要求：输入为一行字符串，仅包含小写英文字母，长度不超过10^5输出要求：输出处理后的字符串测试用例：输入aabbbccddeeeee输出aa*ccdd*；输入aaaaa输出*；输入abcdefg输出abcdefg评分标准：代码正确性占15分，时间复杂度优于O(n²)占3分，空间复杂度优化占2分参考答案代码

fromcollectionsimportCounter

importsys

defprocess_string(s):

freq=Counter(s)

#第一步替换高频字符

res=[]

forcins:

res.append('*'iffreq[c]>=3elsec)

#第二步去重连续*

final=[]

prev=None

forcinres:

ifc=='*'andprev=='*':

continue

final.append(c)

prev=c

return''.join(final)

if__name__=="__main__":

s=sys.stdin.readline().strip()

print(process_string(s))解析：1.时间复杂度：Counter统计频率为O(n)，两次线性遍历字符串为O(n)，总体复杂度O(n)，可满足1e5长度输入的性能要求；2.空间复杂度：使用两个列表存储中间结果，总体O(n)，若需进一步优化可将字符串转为列表后原地修改，降低额外空间开销；3.易错点：若采用逐次遍历统计频率会导致O(n²)的时间复杂度，长输入下会超时；使用正则替换连续*的效率低于线性遍历，不推荐使用。二、进阶编程题（25分）问题描述：某高校选课系统需要处理学生的选课冲突检测，现有n个选课记录，每个记录包含课程编号、课程开始时间、课程结束时间（时间均为整数，单位为分钟）。要求实现如下功能：1.对于给定的k个查询，每个查询输入一个学生的所选课程编号列表，判断该学生的课程是否存在时间冲突；2.时间冲突定义为两门课程的时间区间存在重叠，即课程A(s1,e1)和课程B(s2,e2)满足s1<e2且s2<e1则判定为冲突；3.若存在冲突，返回最早发生冲突的两门课程的编号（较小编号在前，较大编号在后）；若不存在冲突，返回字符串”NOCONFLICT”。输入要求：第一行输入整数n（1<=n<=1e4），接下来n行每行输入课程id、开始时间s、结束时间e；接下来输入整数k（1<=k<=100），接下来k行每行输入m+1个整数，第一个数为m（所选课程数，1<=m<=100），后续为m个课程编号输出要求：每个查询输出一行结果测试用例：输入4门课程[101030,1022050,1034060,1047090]，查询[3101102104]输出101102，查询[2103104]输出NOCONFLICT评分标准：代码正确性占20分，查询效率优化占3分，异常处理占2分参考答案代码

importsys

defmain():

data=sys.stdin.read().split()

ptr=0

n=int(data[ptr])

ptr+=1

course_map={}

for_inrange(n):

cid=int(data[ptr])

s=int(data[ptr+1])

e=int(data[ptr+2])

course_map[cid]=(s,e)

ptr+=3

k=int(data[ptr])

ptr+=1

for_inrange(k):

m=int(data[ptr])

ptr+=1

cids=list(map(int,data[ptr:ptr+m]))

ptr+=m

#校验课程合法性

courses=[]

valid=True

forcidincids:

ifcidnotincourse_map:

valid=False

break

s,e=course_map[cid]

courses.append((s,e,cid))

ifnotvalid:

print("NOCONFLICT")

continue

#按开始时间排序

courses.sort()

conflict=None

foriinrange(1,len(courses)):

prev_s,prev_e,prev_id=courses[i-1]

curr_s,_,curr_id=courses[i]

ifcurr_s<prev_e:

conflict=(min(prev_id,curr_id),max(prev_id,curr_id))

break

print(f"{conflict[0]}{conflict[1]}"ifconflictelse"NOCONFLICT")

if__name__=="__main__":

main()解析：1.效率分析：预处理课程映射为O(n)，每个查询排序为O(mlogm)，相邻课程比较为O(m)，100次查询总操作量约为7e4，完全满足性能要求；2.冲突判断逻辑：排序后仅需比较相邻课程即可，若存在非相邻课程冲突，则中间相邻课程必然存在冲突，可保证找到最早发生的冲突；3.输入优化：采用一次性读取全部输入的方式，比逐行读取效率更高，适合大数据量输入场景。三、综合编程题（25分）问题描述：实现一个简单的商品库存管理系统，支持如下操作：1.进货操作：add商品id数量进货价，为对应商品增加库存，采用先进先出的出库规则，出库时优先扣减最早进货的库存，成本按对应批次进货价计算；2.出库操作：sale商品id数量售价，扣减对应商品库存，返回本次出库的总利润（利润=总售价-对应批次总成本），库存不足则操作失败返回0；3.查询操作：query商品id，返回当前商品的总库存数量和总成本，商品不存在则返回”00”。输入要求：第一行输入整数q（1<=q<=1e5），接下来q行每行对应一个操作输出要求：sale操作输出利润，query操作输出总库存和总成本，add操作无输出测试用例：输入7次操作：add1001105、add1001206、sale1001158输出35、query1001输出1590、sale1001158输出30、sale1001510输出0、query1001输出00评分标准：代码正确性占20分，均摊时间复杂度达到O(1)占3分，边界处理占2分参考答案代码

fromcollectionsimportdeque

importsys

defmain():

input=sys.stdin.readline

#商品映射：key=商品id,value=(批次队列,总库存,总成本)

goods={}

q=int(input())

for_inrange(q):

parts=input().strip().split()

op=parts[0]

cid=int(parts[1])

ifop=='add':

num=int(parts[2])

price=int(parts[3])

ifcidnotingoods:

goods[cid]=(deque(),0,0)

q_deque,total_stock,total_cost=goods[cid]

q_deque.append((num,price))

total_stock+=num

total_cost+=num*price

goods[cid]=(q_deque,total_stock,total_cost)

elifop=='sale':

num=int(parts[2])

sale_price=int(parts[3])

ifcidnotingoodsorgoods[cid][1]<num:

print(0)

continue

q_deque,total_stock,total_cost=goods[cid]

need=num

cost_sum=0

whileneed>0:

curr_num,curr_price=q_deque[0]

ifcurr_num<=need:

cost_sum+=curr_num*curr_price

need-=cu