Python四六级考试来了,测一下你什么水平!

共 13228字,需浏览 27分钟

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2021-02-17 20:58

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来源/Python作业辅导员

作者 / 天元浪子


不要当真,这只是一套模仿英语四六级考试的Python编程能力自测题,完全基于Python基础语法和标准模块,仅最后一题,用到了NumPy模块。参考答案附于文末,读者可自行核对。如果得分超过60分,相当于英语四级水平;得分超过80分,相当于英语六级水平。

1 选择题(每题2分,共20分)

1.1 关于C、C++、C#、Python和Java等编程语言的发展史,下面哪一种说法是错误的?
  • A C是其中最早古老的

  • B C#是其中最年轻的

  • C C++比Java的历史更久

  • D Java比Python的历史更久

1.2 以下四人中谁被称为“Python之父”?
  • A 詹姆斯·高斯林(James Gosling)

  • B 林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)

  • C 吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)

  • D 廖雪峰

1.3 列表a=[1,2,3,4,5],print(a[::-2])的输出为()。
  • A [1,2,3]

  • B [4,5]

  • C [5,3,1]

  • D 显示异常信息

1.4 列表a=[1,2,3,4,5],执行a[2:4]=[9]后,print(a)的输出为()。
  • A [1,2,9,9,5]

  • B [1,2,9,5]

  • C [1,2,[9],5]

  • D 显示异常信息

1.5 字典d={'name':'xufive'},下面哪一种写法是错误的?
  • A d['name']

  • B d.name

  • C d.get('name')

  • D d.get('age')

1.6 元组a=(1,2),b=(3,4),下面哪一种写法是错误的?
  • A a[0] = b[1]

  • B a[0] == b[1]

  • C a+b

  • D (*a, *b)

1.7 字符串s='xyz',下面哪一种写法是错误的?
  • A list(s)

  • B set(s)

  • C tuple(s)

  • D dict(s)

1.8 应用三元表达式的语句中,下面哪一种写法是错误的?
  • A [i if i%2 else i*2 for i in range(5)]

  • B [i if i%2 for i in range(5)]

  • C [i for i in range(5) if i%2]

  • D x = 3 if 3*7==21 else 4

1.9 执行下面的语句,返回结果是()。

[True50FalseNone'0''''False'].count(False)

  • A 1

  • B 2

  • C 3

  • D 4

1.10 执行下面的语句,返回结果是()。

''.join(map(lambda s:s*2'abc'))

  • A 'abcabc'

  • B ['aa', 'bb', 'cc']

  • C ['abc', 'abc']

  • D 'aabbcc'

2 简答题(每题3分,共30分)

2.1计算十六进制数ab和二进制数1100的和,以十进制形式显示结果。
2.2生成从A到Z的字符串。
2.3从键盘输入变量名和变量值(以等号分隔),并创建该变量。
2.4返回给定字符串中出现频次最高的字符。
2.5如果一个整数的平方的右侧还是这个整数,则该整数被称为同构数。判断一个整数是否是同构数。
2.6列表内,若某个元素的索引号等于这个元素本身,则称该元素为幸运数。找出给定列表内的幸运数。
2.7判断一个数是否为2的整数次幂。
2.8运行如下代码,请写出输出结果。
3 and 4 * 5 or 6
2.9运行如下代码,请写出输出结果。
z = zip('xyz', (1,2,3))
for i in range(2):
    for k, v in z:
        print('%s=%d'%(k,v))
2.10运行如下代码,请写出最后一行输出。
import threading
import time

def func():
    for i in range(5):
        print(i)
        time.sleep(1)

threading.Thread(target=func).start()
time.sleep(3)
print('程序结束')

3 应用题(每题5分,共50分)

3.1 庞大的牛群

假定你现在养了一头母牛,它每年元旦都生一头小母牛。每头小母牛从四周岁开始,每年元旦也生一头小母牛。不考虑牛的寿命和生育年限,过了n个元旦之后,你总共拥有多少头牛?

3.2 古堡之门

福尔摩斯到某古堡探险,看到门上写着一个奇怪的算式:
ABCDE × G = EDCBA

他对华生说:“ABCDE应该代表不同的数字,G也代表某个数字!”

华生:“我猜也是!”

于是,两人沉默了好久,还是没有算出合适的结果来。

请利用计算机的优势,找到破解的答案。

3.3 二维列表转置

严格讲,Python的列表并没有维度的概念。这里说的二维列表是指类似下面这样的列表。
[ [123], 
  [456], 
  [789] ]
请实现二维列表的转置(行列互换,首行变首列,尾行变尾列,如下所示)。
[ [147], 
  [258], 
  [369] ]

3.4 用print函数画圆

使用print()函数打印星号,形成一个近似的圆。考虑到在文本显示模式下字符的宽高不相等,以及字符水平间距和行间距不相等等因素,可以在水平方向重复字符以保持合适的宽高比例。

3.5 约瑟夫环

从1开始的n个连续整数顺时针组成n个元素的环形队列,从元素1开始沿顺时针方向计数,将第m个元素剔除队列,紧接着从下一个元素重新开始计数,将第m个元素剔除队列……直至队列剩余一个元素,并返回该元素的值。

3.6 扑克牌中的顺子

从扑克牌中随机抽5张牌,判断是不是顺子,即这5张牌是不是连续的。2~10为数字本身,A为1,J为11,Q为12,K为13,大小王用0表示,可代表任意数字。

3.7 青蛙上台阶

青蛙每次至少可以跳上一层台阶,最多可以跳上两个台阶,计算青蛙跳上N层台阶总共有多少种方式。

3.8 24点游戏

几乎每个人都玩过24点游戏,规则也很简单:任意给出4个数字(视难度不同,一般是10以内或13以内的数字,允许重复),每个数字只能且必须使用1次,利用加减乘除四则运算,使得计算结果为24。例如,4个数字分别为5,5,5,1,则有(5-1/5)*5 = 24。请用代码解决24点问题,若有解,则打印解,若无解,则打印无解。

3.9 背包问题

在一款英雄对战游戏中,玩家拥有m件装备和n位英雄,他可以给每一位英雄分配0件或多件装备,而不同的英雄拥有不同数目的装备时将获得不同的攻击力。玩家如何分配这m件装备,可以使得n个英雄获得的攻击力的和最大?以玩家拥有5件装备和3位英雄为例,列表p共有3行6列,对应着3位英雄分别拥有从0到5件装备时的攻击力。

3.10 空间直线相交问题

ABCD是欧氏空间中不重合的四个点,判断过点AB的直线和过点CD的直线是否相交。

参考答案

1 选择题

BCCBBADBBD

2 简答题

2.1 计算十六进制数ab和二进制数1100的和,以十进制形式显示结果。
  • 参考答案1

>>> 0xab + 0b1100
183
  • 参考答案2
>>> int('0xab', base=16) + int('0b1100', base=2)
183
2.2 生成从A到Z的字符串。
  • 参考答案

>>> ''.join([chr(ord('A')+i) for i in range(26)])
'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
2.3 从键盘输入变量名和变量值(以等号分隔),并创建该变量。
  • 参考答案

>>> cmd = input('请变量名和变量值(以等号分隔):')
请变量名和变量值(以等号分隔):x=5
>>> exec(cmd)
>>> x
5
2.4 返回给定字符串中出现频次最高的字符。
  • 参考答案

>>> s = 'erwerflkfjsfldkfberwefrasdafsasfdadfasd'
>>> max(set(s), key=s.count)
'f'
2.5 如果一个整数的平方的右侧还是这个整数,则该整数被称为同构数。判断一个整数是否是同构数。
  • 参考答案

def is_isomo(n):
    return str(n*n)[-len(str(n)):] == str(n)

>>> is_isomo(5)
True
这段代码中两次使用str(n),效率一定会打折,追求完美的同学肯定无法接受。下面的代码使用了海象符号(Py3.8及更高版本支持),可以完美地解决这个问题。
def is_isomo(n):
    return str(n*n)[-len((s:=str(n))):] == s

>>> is_isomo(6)
True
2.6 列表内,若某个元素的索引号等于这个元素本身,则称该元素为幸运数。找出给定列表内的幸运数。
  • 参考答案

写成下面这样,看起来没有问题,但若存在重复元素,则可能导致结果错误。
>>> def find_lucky(arr):
    return list(filter(lambda x:x==arr.index(x), arr))

>>> find_lucky([1125])
[2]
这样写才是正确的。
>>> def find_lucky(arr):
    return [item[1for item in filter(lambda x:x[0]==x[1], enumerate(arr))]

>>> find_lucky([1125])
[12]
2.7 判断一个数是否为2的整数次幂。
  • 参考答案

2的整数次幂,写成二进制一定是高位为1其余为0。利用这个特征,很容易判断一个数是否是2的整数次幂。
>>> def check_pow(num):
    return num > 0 and num & num-1 == 0

>>> check_pow(256)
True
2.8 运行如下代码,请写出输出结果。
>>> 3 and 4 * 5 or 6
2.9 运行如下代码,请写出输出结果。
z = zip('xyz', (1,2,3))
for i in range(2):
    for k, v in z:
        print('%s=%d'%(k,v))
2.10 运行如下代码,请写出最后一行输出。
import threading
import time

def func():
    for i in range(5):
        print(i)
        time.sleep(1)

threading.Thread(target=func).start()
time.sleep(3)
print('程序结束')

3 应用题

3.1 庞大的牛群

假定你现在养了一头母牛,它每年元旦都生一头小母牛。每头小母牛从四周岁开始,每年元旦也生一头小母牛。不考虑牛的寿命和生育年限,过了n个元旦之后,你总共拥有多少头牛?
  • 参考答案1(5分)

从第5个元旦开始,每年新增的小牛数量是4年前的母牛总数,因此过了n个元旦之后牛的数量,等于4年前的牛的数量,加上上一个年的牛的数量。
>>> def cows(n):
    if n < 4:
        return n+1
    return cows(n-1) + cows(n-4)

>>> cows(5)
7
>>> cows(10)
36
>>> cows(20)
907
  • 参考答案2(5分)
递归虽然简洁,但未必是最佳选择。本题的四级参考答案是一个非线性递归,复杂度为递归深度的平方,效率很低。其实,同样的思路,不用递归实现的话,速度就会快很多,只是代码没有递归那么优雅。
>>> def cows(n):
    if n < 4:
        return n+1
    result = [1,2,3,4]
    for i in range(4, n+1):
        result.append(result[0]+result[-1])
        result = result[1:]
    return result[-1]

>>> cows(5)
7
>>> cows(10)
36
>>> cows(20)
907

3.2 古堡之门

福尔摩斯到某古堡探险,看到门上写着一个奇怪的算式:
ABCDE × G = EDCBA

他对华生说:“ABCDE应该代表不同的数字,G也代表某个数字!”

华生:“我猜也是!”

于是,两人沉默了好久,还是没有算出合适的结果来。

请利用计算机的优势,找到破解的答案。

  • 参考答案1(3分)

中规中矩的写法,代码结构存在改进空间。
>>> def cbble():
    for i in range(10000100000):
        a, quotient = divmod(i, 10000)
        b, quotient = divmod(quotient, 1000)
        c, quotient = divmod(quotient, 100)
        d, e = divmod(quotient, 10)
        parts =set([a,b,c,d,e])
        if len(parts) == 5:
            for j in range(110):
                k = 10000*e + 1000*d + 100*c + 10*b +a
                if j not in parts and i*j == k:
                    print('%d x %d = %d'%(i, j, k))
                    break


>>> cbble()
21978 x 4 = 87912
  • 参考答案2(5分)
追求结构的优美甚于追求更高的效率,尽管不是最佳选择,但对于此问题却是合适的。
>>> def cbble():
    for i in range(10000100000):
        a,b,c,d,e = map(int, str(i))
        parts =set([a,b,c,d,e])
        if len(parts) == 5:
            k = 10000*e + 1000*d + 100*c + 10*b +a
            for j in range(110):
                if j not in parts and i*j == k:
                    return('%d x %d = %d'%(i, j, k))
    return '此题无解!'

>>> cbble()
'21978 x 4 = 87912'

3.3 二维列表转置

严格讲,Python的列表并没有维度的概念。这里说的二维列表是指类似下面这样的列表。
[ [123], 
  [456], 
  [789] ]
请实现二维列表的转置(行列互换,首行变首列,尾行变尾列,如下所示)。
[ [147], 
  [258], 
  [369] ]
  • 参考答案1(3分)
不考虑检查列表是否满足转置的条件(列表每个元素都是长度相等的列表),初级程序员根据第一直觉写出来的代码几乎都是这样的。
>>> def transpose(arr):
    result = list()
    for j in range(len(arr[0])):
        result.append(list())
        for i in range(len(arr)):
            result[j].append(arr[i][j])
    return result

>>> transpose([[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]])
[[147], [258], [369]]
  • 参考答案2(5分)

作为中高级程序员必然掌握使用一颗星(*)和两颗星(**)的魔法,内置函数用起来更是得心应手。
>>> def transpose(arr):
    return list(zip(*arr))

>>> transpose([[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]])
[(147), (258), (369)]

3.4 用print函数画圆

使用print()函数打印星号,形成一个近似的圆。考虑到在文本显示模式下字符的宽高不相等,以及字符水平间距和行间距不相等等因素,可以在水平方向重复字符以保持合适的看高比例。
  • 参考答案(5分)

优秀的程序员数学至少要及格才行。画圆,得先计算出圆上个点的位置。通常要借助于参数方程,比如,令角度变量theta从0°变到360°,对应每个theta,圆上点坐标为:
x = R * cos(theta)
y = R * sin(theta)
理解了这个思路,下面的代码就很容易看懂了。三角函数来自Python的标准模块math,该模块还包括度和弧度互转等很多数学函数。代码中的
>>> import math
>>> def print_circle(r, k): # r为半径,k为宽高比矫正系数
    theta = range(0,360,5)
    x = [round(r*math.cos(math.radians(i))+r) for i in theta]
    y = [round(r*math.sin(math.radians(i))+r) for i in theta]
    dots = set(zip(x,y))
    for i in range(2*r+1):
        for j in range(2*r+1):
            if (i,j) in dots:
                print('*'*k, sep='', end='')
            else:
                print(' '*k, sep='', end='')
        print()


>>> print_circle(53)
         ***************         
   ******               ******   
   ***                     ***   
***                        ******
***                           ***
***                           ***
***                           ***
***                           ***
   ***                     ***   
   ******               ******   
         ***************

3.5 约瑟夫环

从1开始的n个连续整数顺时针组成n个元素的环形队列,从元素1开始沿顺时针方向计数,将第m个元素剔除队列,紧接着从下一个元素重新开始计数,将第m个元素剔除队列……直至队列剩余一个元素,并返回该元素的值。
  • 参考答案(5分)

>>> def joseph(n, m):
    queue, start = list(range(1, n+1)), 0
    while len(queue) > 1:
        start = (m+start-1)%len(queue)
        queue.pop(start)
    return queue[0]

3.6 扑克牌中的顺子

从扑克牌中随机抽5张牌,判断是不是顺子,即这5张牌是不是连续的。2~10为数字本身,A为1,J为11,Q为12,K为13,大小王用0表示,可代表任意数字。
  • 参考答案(5分)

本题有两个环节:
  1. 从扑克牌中随机抽5张牌
    随机取牌,可以使用Python的内置模块random中的sample()方法,该方法可以随机地从指定列表中提取出多个不同的元素。

  2. 判断是不是顺子
    将5张牌换成对应数字,剔除0后排序。若是顺子的话,前后元素之差均为1。若不是1,同时超过1的总和大于0的个数,则不是顺子,否则为顺子。

>>> import random
>>> import numpy as np
>>> def get_five():
    poker = list(range(1,14))*4 + [0,0# 生成54张扑克牌
    return random.sample(poker, 5)

>>> def is_straight(five):
    no_zero = list(filter(lambda x:x>0, five)) # 剔除0
    if len(no_zero) > len(set(no_zero)): # 如有重复
        return False # 则不是顺子
    no_zero.sort() # 非零元素排序
    no_zero = np.array(no_zero) # 转为numpy数组
    diff = np.diff(no_zero) # diff为相邻元素的差组成的数组
    if np.sum(diff - 1) > 5-no_zero.size: # 若diff各元素减1后的和大于0的个数
        return False # 则不是顺子
    else:
        return True

>>> def test(n): # 测试函数
    for i in range(n):
        five = get_five()
        if is_straight(five):
            print(five)

>>> test(100# 测试100次
[12101108]
[51032]
[106079]

3.7 青蛙上台阶

青蛙每次至少可以跳上一层台阶,最多可以跳上两个台阶,计算青蛙跳上N层台阶总共有多少种方式。
  • 参考答案1(5分)

跳一层只有一种方法,跳两层则有两种方法。要跳到K层,可以先跳到K-1层后再跳一次迈上一层,也可以先跳到K-2层后再一步跳上两层。显然,跳到K层的方法数量等于跳到K-1层的方法数量加上跳到K-2层的方法数量。基于这个推理,很容易写出递归代码。
>>> def climb(n):
    if n == 1:
        return 1
    elif n == 2:
        return 2
    else:
        return climb(n-1) + climb(n-2)


>>> climb(10)
89
  • 参考答案2(5分)

递归方法虽然简洁,但会受递归深度限制,无法计算超过递归深度的数值。其实,不使用递归,代码写起来也很简答。
>>> def climb(n):
    if n == 1:
        return 1
    elif n == 2:
        return 2
    c1, c2 = 12
    for i in range(2,n):
        c1, c2 = c2, c1+c2
    return c2

>>> climb(10)
89

3.8 24点游戏

几乎每个人都玩过24点游戏,规则也很简单:任意给出4个数字(视难度不同,一般是10以内或13以内的数字,允许重复),每个数字只能且必须使用1次,利用加减乘除四则运算,使得计算结果为24。例如,4个数字分别为5,5,5,1,则有(5-1/5)*5 = 24。请用代码解决24点问题,若有解,则打印解,若无解,则打印无解。
  • 参考答案(5分)

不考虑计算顺序的话,4个数字使用4种运算符连接的话,共有443424=1536种组合。若考虑使用括号改变计算顺序,则前述每一种组合又可分为11种情况。遍历全部153611=16896种组合,即可解决问题。另外,书写代码时如果使用内置的排列函数(permutations)和笛卡尔积函数(product),会使代码更简练。
>>> from itertools import permutations, product
>>> def game24(n1,n2,n3,n4):
        for a,b,c,d in permutations((n1,n2,n3,n4),4):
            for o1,o2,o3 in product(['+','-','*','/'], repeat=3): # 笛卡尔积的另一种写法
                cases = list()
                cases.append('%d%s%d%s%d%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('(%d%s%d)%s%d%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('%d%s%d%s(%d%s%d)'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('%d%s(%d%s%d)%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('(%d%s%d)%s(%d%s%d)'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('(%d%s%d%s%d)%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('((%d%s%d)%s%d)%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('(%d%s(%d%s%d))%s%d'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('%d%s(%d%s%d%s%d)'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('%d%s((%d%s%d)%s%d)'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                cases.append('%d%s(%d%s(%d%s%d))'%(a,o1,b,o2,c,o3,d))
                for expression in cases:
                    try# 捕获表达式中分母为0的异常
                        if eval(expression) == 24:
                            print('答案:%s = 24'%expression)
                            return
                    except:
                        pass
        print('无解!')


>>> game24(5,5,5,1)
答案:5*(5-1/5) = 24
>>> game24(1,3,4,6)
答案:6/(1-3/4) = 24
>>> game24(10,10,4,4)
答案:(10*10-4)/4 = 24
>>> game24(7,7,3,3)
答案:7*(3/7+3) = 24
>>> game24(1,5,7,10)
答案:(1+7/5)*10 = 24
>>> game24(15,25,37,80)
无解!

3.9 背包问题

在一款英雄对战游戏中,玩家拥有m件装备和n位英雄,他可以给每一位英雄分配0件或多件装备,而不同的英雄拥有不同数目的装备时将获得不同的攻击力。玩家如何分配这m件装备,可以使得n个英雄获得的攻击力的和最大?以玩家拥有5件装备和3位英雄为例,列表p共有3行6列,对应着3位英雄分别拥有从0到5件装备时的攻击力。
p = [
    [013579],
    [011337],
    [034567]
]
  • 参考答案(5分)

这是一个背包问题的变形。即便不熟悉背包问题,也不难找到解题思路:
  1. 找出所有可能的装备分配方案

  2. 计算每一个方案的攻击值

  3. 选择攻击值最大的分配方案

找出将m件装备分配给n位英雄的所有方案是解决问题的核心。
>>> def bag(m, n, result, series=list()):
    if n == 1:
        for i in range(m+1):
            result.append(series+[i])
            #print(result[-1])
    else:
        for i in range(m+1):
            bag(m-i, n-1, result, series+[i])


>>> result = list()
>>> bag(53, result) # 将5件装备分配给3位英雄,共有56种分配方案
>>> p = [
    [0,1,3,5,7,9],
    [0,1,1,3,3,7],
    [0,3,4,5,6,7]
]
>>> v = list()
>>> for item in result: # 计算每一种方案的攻击值
        v.append(p[0][item[0]] + p[1][item[1]] + p[2][item[2]])

>>> max(v) # 最大攻击值是10
10
>>> result[v.index(max(v))] # 最佳分配方案
[401# 第1位英雄持有4件装备,第2位英雄没有装备,第3位英雄持有1件装备。

3.10 空间直线相交问题

ABCD是欧氏空间中不重合的四个点,判断过点AB的直线和过点CD的直线是否相交。
  • 参考答案(5分)

假如使用空间解析几何的方式,这个问题对于程序员来说是一个难题。不过,如果你熟悉NumPy,理解点积(np.dot)和叉积(np.cross)的话,解决这个问题就变得非常容易了。
  1. 计算向量ab和向量cd的叉积,得到一个新的向量orth

  2. 若向量orth的元素全部为零,则两直线平行,否则向量orth必定同时垂直于向量ab和向量cd

  3. 直线相交,则向量ac和向量orth的点积为零,否则直线必定不相交

>>> import numpy as np
>>> def is_orthogonal(a, b, c, d):
    ab = np.array(a) - np.array(b)
    cd = np.array(c) - np.array(d)
    ac = np.array(a) - np.array(c)
    orth = np.cross(ab,cd)
    return orth.any() and np.dot(orth, ac) == 0

>>> a,b,c,d = (0,0,0),(1,0,0),(0,0,0),(0,1,0)
>>> is_orthogonal(a, b, c, d)
True
>>> a,b,c,d = (0,0,0),(1,0,0),(0,0,1),(0,1,1)
>>> is_orthogonal(a, b, c, d)
False


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