2025年少兒編程等級(jí)考試Python四級(jí)模擬試卷（函數(shù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）——函數(shù)編寫與算法創(chuàng)新一、Python編程——函數(shù)應(yīng)用要求：本部分旨在考察學(xué)生對(duì)Python函數(shù)的掌握程度，包括函數(shù)定義、參數(shù)傳遞、函數(shù)調(diào)用、遞歸調(diào)用等基本概念。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.定義一個(gè)名為“factorial”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)參數(shù)n，返回n的階乘。2.定義一個(gè)名為“is_even”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)參數(shù)n，判斷n是否為偶數(shù)，并返回一個(gè)布爾值。3.定義一個(gè)名為“max_of_three”的函數(shù)，該函數(shù)接收三個(gè)整數(shù)參數(shù)a、b、c，返回這三個(gè)數(shù)中的最大值。4.定義一個(gè)名為“fibonacci”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)參數(shù)n，返回斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)。5.定義一個(gè)名為“reverse_string”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)字符串參數(shù)s，返回s的逆序字符串。二、Python編程——列表與循環(huán)要求：本部分旨在考察學(xué)生對(duì)Python列表的掌握程度，包括列表的定義、遍歷、修改、切片等基本操作，以及for循環(huán)的使用。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.定義一個(gè)名為“sum_list”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums，計(jì)算并返回列表中所有元素的和。2.定義一個(gè)名為“remove_even”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums，刪除列表中所有偶數(shù)元素，并返回修改后的列表。3.定義一個(gè)名為“find_index”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums和一個(gè)整數(shù)參數(shù)target，查找target在nums中的索引，如果不存在則返回-1。4.定義一個(gè)名為“print_pattern”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)參數(shù)n，打印一個(gè)n行n列的直角三角形圖案，其中第一行有1個(gè)星號(hào)（*），第二行有2個(gè)星號(hào)，以此類推。5.定義一個(gè)名為“reverse_list”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums，返回nums的逆序列表。三、Python編程——算法創(chuàng)新要求：本部分旨在考察學(xué)生運(yùn)用Python編程解決實(shí)際問(wèn)題的能力，包括算法設(shè)計(jì)、時(shí)間復(fù)雜度分析等。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.編寫一個(gè)名為“search_insert_position”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums和一個(gè)整數(shù)參數(shù)target，在nums中找到target應(yīng)該插入的位置，使得列表仍然有序。如果target已經(jīng)存在于列表中，則返回其索引。2.編寫一個(gè)名為“two_sum”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums和一個(gè)整數(shù)參數(shù)target，返回兩個(gè)在nums中值之和等于target的整數(shù)索引，如果不存在則返回空列表。3.編寫一個(gè)名為“l(fā)ongest_common_prefix”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)字符串參數(shù)str1和str2，返回str1和str2的最長(zhǎng)公共前綴。4.編寫一個(gè)名為“merge_sorted_lists”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums1和nums2，這兩個(gè)列表按照升序排列，合并這兩個(gè)列表并返回一個(gè)新的列表，其中包含所有元素并保持升序。5.編寫一個(gè)名為“remove_duplicates”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums，刪除列表中的重復(fù)元素，并返回新的列表。四、Python編程——字典與集合要求：本部分旨在考察學(xué)生對(duì)Python字典和集合的掌握程度，包括字典的定義、遍歷、修改、鍵值對(duì)操作，以及集合的基本操作。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.定義一個(gè)名為“count_words”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)字符串參數(shù)text，返回一個(gè)字典，字典的鍵為字符串中不重復(fù)的單詞，值為這些單詞在字符串中出現(xiàn)的次數(shù)。2.定義一個(gè)名為“find_keys”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)字典參數(shù)dict_obj和一個(gè)字符串參數(shù)key_pattern，返回一個(gè)包含所有鍵與key_pattern匹配的鍵的列表。3.定義一個(gè)名為“union_sets”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)集合參數(shù)set1和set2，返回這兩個(gè)集合的并集。4.定義一個(gè)名為“intersection_sets”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)集合參數(shù)set1和set2，返回這兩個(gè)集合的交集。5.定義一個(gè)名為“difference_sets”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)集合參數(shù)set1和set2，返回這兩個(gè)集合的差集，即屬于set1但不屬于set2的元素集合。五、Python編程——文件操作要求：本部分旨在考察學(xué)生對(duì)Python文件操作的掌握程度，包括文件的打開(kāi)、讀取、寫入和關(guān)閉。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.編寫一個(gè)名為“read_file”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)文件路徑參數(shù)file_path，讀取文件內(nèi)容并返回一個(gè)字符串。2.編寫一個(gè)名為“write_file”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)文件路徑參數(shù)file_path和一個(gè)字符串參數(shù)content，將content寫入到文件中。3.編寫一個(gè)名為“append_file”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)文件路徑參數(shù)file_path和一個(gè)字符串參數(shù)content，將content追加到文件的末尾。4.編寫一個(gè)名為“delete_file”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)文件路徑參數(shù)file_path，刪除指定的文件。5.編寫一個(gè)名為“rename_file”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)舊文件路徑參數(shù)old_file_path和一個(gè)新文件路徑參數(shù)new_file_path，將舊文件重命名為新文件名。六、Python編程——異常處理要求：本部分旨在考察學(xué)生對(duì)Python異常處理的掌握程度，包括異常的拋出、捕獲和處理。請(qǐng)根據(jù)以下要求完成題目。1.編寫一個(gè)名為“safe_divide”的函數(shù)，該函數(shù)接收兩個(gè)整數(shù)參數(shù)a和b，嘗試執(zhí)行a除以b的操作，如果b為0，則拋出一個(gè)自定義異常。2.編寫一個(gè)名為“process_numbers”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)整數(shù)列表參數(shù)nums，遍歷列表并對(duì)每個(gè)元素執(zhí)行除以2的操作，如果元素為偶數(shù)，則捕獲異常并打印錯(cuò)誤信息。3.編寫一個(gè)名為“validate_input”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)字符串參數(shù)input_str，嘗試將其轉(zhuǎn)換為整數(shù)，如果轉(zhuǎn)換失敗，則拋出一個(gè)異常。4.編寫一個(gè)名為“handle_errors”的函數(shù)，該函數(shù)接收一個(gè)函數(shù)參數(shù)func和一個(gè)字典參數(shù)args，調(diào)用func并捕獲所有可能的異常，打印異常信息。5.編寫一個(gè)名為“try_except_block”的函數(shù)，該函數(shù)包含一個(gè)try-except塊，嘗試執(zhí)行可能拋出異常的代碼，并在except塊中處理異常。本次試卷答案如下：一、Python編程——函數(shù)應(yīng)用1.解析：階乘是指一個(gè)正整數(shù)n的階乘，表示為n!，是所有小于及等于n的正整數(shù)的乘積。可以使用遞歸或循環(huán)實(shí)現(xiàn)。```pythondeffactorial(n):ifn==0:return1else:returnn*factorial(n-1)```2.解析：判斷一個(gè)數(shù)是否為偶數(shù)，可以通過(guò)檢查該數(shù)除以2的余數(shù)是否為0來(lái)實(shí)現(xiàn)。```pythondefis_even(n):returnn%2==0```3.解析：找出三個(gè)數(shù)中的最大值，可以使用內(nèi)置函數(shù)max或者比較運(yùn)算符。```pythondefmax_of_three(a,b,c):returnmax(a,b,c)```4.解析：斐波那契數(shù)列定義為：F(0)=0,F(1)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)對(duì)于n>1。可以使用遞歸或循環(huán)實(shí)現(xiàn)。```pythondeffibonacci(n):ifn==0:return0elifn==1:return1else:returnfibonacci(n-1)+fibonacci(n-2)```5.解析：字符串的逆序可以通過(guò)切片操作實(shí)現(xiàn)。```pythondefreverse_string(s):returns[::-1]```二、Python編程——列表與循環(huán)1.解析：計(jì)算列表中所有元素的和，可以使用內(nèi)置函數(shù)sum或者循環(huán)累加。```pythondefsum_list(nums):returnsum(nums)```2.解析：刪除列表中的偶數(shù)元素，可以使用列表推導(dǎo)式或者循環(huán)遍歷。```pythondefremove_even(nums):return[numfornuminnumsifnum%2!=0]```3.解析：查找列表中元素的位置，可以使用內(nèi)置函數(shù)index或者循環(huán)遍歷。```pythondeffind_index(nums,target):fori,numinenumerate(nums):ifnum==target:returnireturn-1```4.解析：打印直角三角形圖案，可以使用嵌套循環(huán)。```pythondefprint_pattern(n):foriinrange(1,n+1):print('*'*i)```5.解析：逆序列表可以使用切片操作或者循環(huán)遍歷。```pythondefreverse_list(nums):returnnums[::-1]```三、Python編程——算法創(chuàng)新1.解析：找到target應(yīng)該插入的位置，可以使用二分查找算法。```pythondefsearch_insert_position(nums,target):left,right=0,len(nums)whileleft<right:mid=(left+right)//2ifnums[mid]<target:left=mid+1else:right=midreturnleft```2.解析：找到兩個(gè)數(shù)之和等于target的索引，可以使用雙指針技術(shù)。```pythondeftwo_sum(nums,target):left,right=0,len(nums)-1whileleft<right:current_sum=nums[left]+nums[right]ifcurrent_sum==target:return[left,right]elifcurrent_sum<target:left+=1else:right-=1return[]```3.解析：找到兩個(gè)字符串的最長(zhǎng)公共前綴，可以使用雙指針技術(shù)。```pythondeflongest_common_prefix(str1,str2):prefix=""foriinrange(min(len(str1),len(str2))):ifstr1[i]==str2[i]:prefix+=str1[i]else:breakreturnprefix```4.解析：合并兩個(gè)已排序的列表，可以使用雙指針技術(shù)。```pythondefmerge_sorted_lists(nums1,nums2):merged=[]i,j=0,0whilei<len(nums1)andj<len(nums2):ifnums1[i]<nums2[j]:merged.app