PAGEPAGE1《Python程序設(shè)計》課程考試卷（A）答案課程代碼課程序號20xx——20xx學(xué)年第一學(xué)期姓名學(xué)號班級題號一二三四總分得分一、單選題(每小題2分，共計20分)1.B,2.C,3.B,4.A,5.D,6.C,7.A,8.D,9.D,10.B二、判斷題(每小題1分，共計10分)1.F2.T3.F4.T5.T6.F7.T8.F9.T10.F得分三、簡答題(每小題5分，共計20分)請解釋變量作用域的概念。局部變量和全局變量的區(qū)別是什么？答：（1）概念：作用域（scope）是程序中變量可被訪問的區(qū)域。Python遵循LEGB規(guī)則：Local（局部）：函數(shù)或代碼塊內(nèi)部定義的變量；Enclosing（閉包）：嵌套函數(shù)外層函數(shù)的變量；Global（全局）：模塊頂層（文件最外層）定義的變量；Built-in（內(nèi)置）：Python解釋器內(nèi)置的名稱，如len、list等。（2分）（2）局部變量vs.全局變量：局部變量在函數(shù)體內(nèi)定義，只能在函數(shù)運行期間訪問；調(diào)用結(jié)束后被銷毀，函數(shù)外不可見；全局變量在模塊最外層定義，可被模塊內(nèi)任意函數(shù)訪問；在函數(shù)內(nèi)部若要修改全局變量，需使用global聲明；（2分）（3）訪問優(yōu)先級：調(diào)用某個名稱時，Python按LEGB順序查找，找到第一個即停止。（1分）在Python面向?qū)ο缶幊讨?，self參數(shù)的作用是什么？為什么在定義類的方法時必須包含self參數(shù)？此外，什么是cls參數(shù)，它與self有何不同？答：（1）self：實例方法的第一個參數(shù)，指向調(diào)用該方法的實例本身，可通過self訪問或修改該實例的屬性和其他方法。Python不像某些語言隱式傳入this，因此在定義實例方法時必須顯式寫出self。（3分）（2）cls：類方法（使用@classmethod裝飾器）第一個參數(shù)，指向當(dāng)前類，而不是實例；可通過cls訪問或修改類屬性、創(chuàng)建新實例（cls(...)）。與self不同，cls方法不依賴于實例即可調(diào)用，通常用于工廠方法或操作全局類狀態(tài)。（2分）如何在NumPy中實現(xiàn)數(shù)組的索引和切片？與Python內(nèi)置的列表切片有何不同？舉例說明。答：（1）基本切片（slice）：arr[start:stop:step]，同Python列表，但NumPy切片返回的是視圖（view），而非拷貝；多維數(shù)組可寫成arr[行切片,列切片]。（1分）（2）高級索引：整數(shù)數(shù)組索引（fancyindexing）：arr[[0,2,4],[1,3,0]]；布爾索引：mask=arr>0;arr[mask]。（1分）（3）與列表切片差異：NumPy切片返回共享內(nèi)存的視圖，修改會反映到原數(shù)組；列表切片則總是生成新列表；支持多維切片與布爾索引；列表僅支持一維、基于整數(shù)的切片。（1分）（4）示例：importnumpyasnpa=np.arange(9).reshape(3,3)sub=a[0:2,1:3]#array([[1,2],[4,5]])sub[0,0]=99#會修改a[0,1]為99mask=a%2==0evens=a[mask]#選出所有偶數(shù)（2分）在Pandas中，什么是Series和DataFrame？請分別解釋它們的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場景。答：（1）Series：一維帶標(biāo)簽（Index）的數(shù)組，底層是一組值加上對應(yīng)的索引；適合表示時序數(shù)據(jù)、一列記錄等。importpandasaspds=pd.Series([10,20,30],index=['a','b','c'])（2分）（2）DataFrame：二維表格型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由多個Series組成，共享同一個行索引；每列可為不同數(shù)據(jù)類型，支持行列索引、對齊、分組聚合等操作。df=pd.DataFrame({'name':['Alice','Bob'],'age':[25,30]},index=['s1','s2'])（2分）（3）應(yīng)用場景：Series常用于時間序列、單變量統(tǒng)計；DataFrame適合Excel式的多字段表格數(shù)據(jù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、合并、透視、繪圖等。（1分）四、編程題(每小題10分，共計50分)字典合并與求和。在數(shù)據(jù)處理中，常需要把兩份統(tǒng)計結(jié)果合并，對同一鍵進行累加。答：紅色斜體字體所示。defmerge_dicts(d1,d2):"""將兩個字典d1、d2合并：-若同一鍵同時出現(xiàn)在d1和d2中，值相加；-否則直接保留該鍵值對。返回合并后的新字典。"""result={}#BEGINIMPLEMENTATIONfork,vind1.items():result[k]=vfork,vind2.items():ifkinresult:___#將result[k]與v相加并更新else:___#將新的鍵值對加入result#ENDIMPLEMENTATIONreturnresult#測試數(shù)據(jù)a={'apple':3,'banana':5,'orange':2}b={'banana':4,'pear':7,'apple':1}print(merge_dicts(a,b))#預(yù)期輸出（順序不限）：#{'apple':4,'banana':9,'orange':2,'pear':7}2.有一份用戶關(guān)注數(shù)據(jù)follows，表示A關(guān)注B，如('Alice','Bob')。請編寫函數(shù)統(tǒng)計每個用戶的粉絲列表和關(guān)注列表。答：紅色斜體字體所示。follows=[('Alice','Bob'),('Bob','Charlie'),('Alice','Charlie'),('David','Alice'),('Bob','Alice'),('Charlie','David')]defsummarize_follows(follows):"""輸入：列表of(follower,followee)輸出：twodicts:-followers:{user:setof粉絲}-followees:{user:setof關(guān)注的人}"""followers={}followees={}#請在下方實現(xiàn)統(tǒng)計邏輯#對于每個(follower,followee)，#followers[followee].add(follower)#followees[follower].add(followee)#確保所有出現(xiàn)的用戶都有對應(yīng)的空集初始化foru,vinfollows:ifvnotinfollowers:followers[v]=set()ifunotinfollowees:followees[u]=set()followers[v].add(u)followees[u].add(v)#同時要保證被關(guān)注方也在followees字典中有鍵ifvnotinfollowees:followees[v]=set()#保證粉絲列表中所有follower也在followers中有鍵ifunotinfollowers:followers[u]=set()returnfollowers,followees#測試fans,cares=summarize_follows(follows)print(fans)print(cares)3.有一份服務(wù)器日志access.log，每行形如"2025-05-0412:00:00INFO/index.html"。請統(tǒng)計各類日志級別出現(xiàn)次數(shù)并寫入CSV。答：紅色斜體字體所示。importcsvdefsummarize_log(input_path,output_path):"""1.讀取input_path，每行以空格分割，第三個字段為級別（e.g.INFO,ERROR）；2.統(tǒng)計各級別出現(xiàn)次數(shù)，保存為dictlevel_counts；3.將結(jié)果寫入output_path（CSV），列頭：level,count。"""level_counts={}withopen(input_path,'r')asfin:forlineinfin:parts=line.strip().split()iflen(parts)<3:continuelevel=parts[2]level_counts[level]=level_counts.get(level,0)+1#寫入CSVwithopen(output_path,'w',newline='')asfout:writer=csv.writer(fout)writer.writerow(['level','count'])forlvl,cntinlevel_counts.items():writer.writerow([lvl,cnt])#假設(shè)access.log內(nèi)容：#2025-05-0412:00:00INFO/index.html#2025-05-0412:00:01ERROR/api/data#2025-05-0412:00:02INFO/login#2025-05-0412:00:03WARN/admin#2025-05-0412:00:04INFO/dashboardsummarize_log('access.log','summary.csv')4.設(shè)計基類Employee和子類Manager，Manager在work()方法中增加團隊規(guī)模信息。答：紅色斜體字體所示。classEmployee:def__init__(self,name,salary):=nameself.salary=salarydefwork(self):returnf"{}isworking."classManager(Employee):def__init__(self,name,salary,team_size):super().__init__(name,salary)self.team_size=team_sizedefwork(self):"""重寫父類work()，輸出："{name}ismanagingateamof{team_size}people.""""#BEGINOVERRIDEreturnf"{}ismanagingateamof{self.team_size}people."#ENDOVERRIDE#測試e=Employee("Alice",70000)m=Manager("Bob",90000,5)print(e.work())#Aliceisworking.print(m.work())#Bobismanagingateamof5people.已收集每天的銷售數(shù)據(jù)，需按月統(tǒng)計并繪制趨勢圖。答：紅色斜體字體所示。importpandasaspdimportmatplotlib.pyplotaspltsales=[{'date':'2025-01-10','amount':120},{'date':'2025-01-20','amount':150},{'date':'2025-02-05','amount':200},{'date':'202