《Python程序设计》系列教材课后习题与答案.doc

Python程序设计习题与参考答案说明：内容适用于董付国老师在清华大学出版社出版的系列教材Python程序设计基础（ISBN：9787302410584，仅适用于前9章）、Python程序设计（第2版）（ISBN：9787302436515），也可以作为Python可以这样学（ISBN：9787302456469，本书无习题）的参考作业。第1章 基础知识1.1 简单说明如何选择正确的Python版本。答：在选择Python的时候，一定要先考虑清楚自己学习Python的目的是什么，打算做哪方面的开发，有哪些扩展库可用，这些扩展库最高支持哪个版本的Python，是Python 2.x还是Python 3.x，最高支持到Python 2.7.6还是Python 2.7.9还是Python 2.7.11。这些问题都确定以后，再做出自己的选择，这样才能事半功倍，而不至于把大量时间浪费在Python的反复安装和卸载上。同时还应该注意，当更新的Python版本推出之后，不要急于更新，而是应该等确定自己所必须使用的扩展库也推出了较新版本之后再进行更新。尽管如此，Python 3毕竟是大势所趋，如果您暂时还没想到要做什么行业领域的应用开发，或者仅仅是为了尝试一种新的、好玩的语言，那么请毫不犹豫地选择Python 3.x系列的最高版本（目前是Python 3.6.1）。1.2 为什么说Python采用的是基于值的内存管理模式？答：Python采用的是基于值的内存管理方式，如果为不同变量赋值相同值，则在内存中只有一份该值，多个变量指向同一块内存地址，例如下面的代码。>>> x = 3>>> id(x)10417624>>> y = 3>>> id(y)10417624>>> y = 5>>> id(y)10417600>>> id(x)104176241.3 解释Python中的运算符/和/的区别。答：在Python中/表示普通除法（也叫真除法），其结果是实数，而/表示整除，得到的结果是整数，并且自动向下取整。1.4 在Python中导入模块中的对象有哪几种方式？答：常用的有三种方式，分别为l import 模块名 as 别名l from 模块名 import 对象名 as 别名l from math import *1.5 _是目前比较常用的Python扩展库管理工具。（pip）1.6 解释Python脚本程序的_name_变量及其作用。答：每个Python程序都有一个_name_变量，用来表示程序的运行方式。当作为模块导入时，_name_变量的值等于程序文件名，当直接运行程序时其值为字符串_main_。1.7 运算符%_（可以、不可以）对浮点数进行求余数操作。（可以）1.8 一个数字5_（是、不是）合法的Python表达式。（是）1.9 在Python 2.x中，input()函数接收到的数据类型由_确定，而在Python3.x中该函数则认为接收到的用户输入数据一律为_。（界定符、字符串）1.10 编写程序，用户输入一个三位以上的整数，输出其百位以上的数字。例如用户输入1234，则程序输出12。（提示：使用整除运算。）答：x = input('请输入3位以上的数字：')if len(x) >= 3: x = int(x) print(x / 100)else: print('输入错误。')第2章 Python数据结构2.1 为什么应尽量从列表的尾部进行元素的增加与删除操作？答：当列表增加或删除元素时，列表对象自动进行内存扩展或收缩，从而保证元素之间没有缝隙，但这涉及到列表元素的移动，效率较低，应尽量从列表尾部进行元素的增加与删除操作以提高处理速度。2.2 range()函数在Python 2.x中返回一个_，而在Python 3.x中的range()函数返回一个_。（列表、range对象）2.3 编写程序，生成包含1000个0到100之间的随机整数，并统计每个元素的出现次数。答：import randomx = random.randint(0,100) for i in range(1000)# 使用集合s = set(x)for v in s: print(v, ':', x.count(v) print('='*30)# 使用字典d = dict()for v in x: dv = d.get(v,0) + 1for k, v in d.items(): print(k, v, sep=':')2.4 表达式“3 in 1,2,3,4”的值为_。（False）2.5 编写程序，用户输入一个列表和2个整数作为下标，然后输出列表中介于2个下标之间的元素组成的子列表。例如用户输入1,2,3,4,5,6和2,5，程序输出3,4,5,6。答：x = input('Please input a list:')x = eval(x)start, end = eval(input('Please input the start position and the end position:')print(xstart:end+1)2.6 列表对象的sort()方法用来对列表元素进行原地排序，该方法的返回值为_。（None）2.7 列表对象的_方法删除首次出现的指定元素，如果列表中不存在要删除的元素，则抛出异常。（remove()）2.8 假设列表对象sList的值为3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 17，那么切片aList3:7得到的值是_。（6, 7, 9, 11）2.9 设计一个字典，并编写程序，用户输入内容作为键，然后输出字典中对应的值，如果用户输入的键不存在，则输出“您输入的键不存在！”答：d = 1:'a', 2:'b', 3:'c', 4:'d'v = input('Please input a key:')v = eval(v)print(d.get(v,'您输入的的键不存在')2.10 编写程序，生成包含20个随机数的列表，然后将前10个元素升序排列，后10个元素降序排列，并输出结果。答：import randomx = random.randint(0,100) for i in range(20)print(x)x:10 = sorted(x:10)x10: = sorted(x10:, reverse=True)print(x)2.11 在Python中，字典和集合都是用一对 作为定界符，字典的每个元素有两部分组成，即 和 ，其中 不允许重复。（大括号、键、值、键）2.12 使用字典对象的_方法可以返回字典的“键-值对”列表，使用字典对象的_方法可以返回字典的“键”列表，使用字典对象的_方法可以返回字典的“值”列表。（items()、keys()、values()）2.13 假设有列表a = 'name','age','sex'和b = 'Dong',38,'Male'，请使用一个语句将这两个列表的内容转换为字典，并且以列表a中的元素为键，以列表b中的元素为值，这个语句可以写为 。（c = dict(zip(a,b)）2.14 假设有一个列表a，现要求从列表a中每3个元素取1个，并且将取到的元素组成新的列表b，可以使用语句 。（b = a:3）2.15 使用列表推导式生成包含10个数字5的列表，语句可以写为_。（5 for i in range(10)）2.16 _（可以、不可以）使用del命令来删除元组中的部分元素。（不可以）第3章 选择结构与循环结构3.1 分析逻辑运算符“or”的短路求值特性。答：假设有表达式“表达式1 or 表达式2”，如果表达式1的值等价于True，那么无论表达式2的值是什么，整个表达式的值总是等价于True。因此，不需要再计算表达式2的值。3.2 编写程序，运行后用户输入4位整数作为年份，判断其是否为闰年。如果年份能被400整除，则为闰年；如果年份能被4整除但不能被100整除也为闰年。答：x = input('Please input an integer of 4 digits meaning the year:')x = eval(x)if x%400=0 or (x%4=0 and not x%100=0): print('Yes')else: print('No')3.3 Python提供了两种基本的循环结构：_和_。（for循环、while循环）3.4 编写程序，生成一个包含50个随机整数的列表，然后删除其中所有奇数。（答：import randomx = random.randint(0,100) for i in range(50)print(x)for i in range(len(x):-1: if xi%2 = 1: del xiprint(x)3.5 编写程序，生成一个包含20个随机整数的列表，然后对其中偶数下标的元素进行降序排列，奇数下标的元素不变。（提示：使用切片。）答：import randomx = random.randint(0,100) for i in range(20)print(x)x:2 = sorted(x:2, reverse=True)print(x)3.6 编写程序，用户从键盘输入小于1000的整数，对其进行因式分解。例如，10=2×5，60=2×2×3×5。答：x = input('Please input an integer less than 1000:')x = eval(x)t = xi = 2result = while True: if t=1: break if t%i = 0: result.append(i) t = t/i else: i += 1print(x,'=', '*'.join(map(str,result)3.7 编写程序，至少使用2种不同的方法计算100以内所有奇数的和。答：print(sum(i for i in range(1,100) if i%2=1)print(sum(range(1,100):2)3.8 编写程序，输出所有由1、2、3、4这4个数字组成的素数，并且在每个素数中每个数字只使用依次。答：from itertools import permutationsdigits = (1, 2, 3, 4)def isPrime(n): if n=1: return False if n=2: return True if n%2 = 0: return False for i in range(3, int(n*0.5)+1, 2): if n%i = 0: return False return Truefor i in range(1, len(digits)+1): for number in permutations(digits, i): number = int(''.join(map(str, number) if isPrime(number): print(number)3.9 编写程序，实现分段函数计算，如下表所示。xyx<000<=x<5x5<=x<103x-510<=x<200.5x-220<=x0答：x = input('Please input x:')x = eval(x)if 0<=x<5: print(x)elif 5<=x<10: print(3*x-5)elif 10<=x<20: print(0.5*x-2)else: print(0)第4章 字符串与正则表达式4.1 假设有一段英文，其中有单独的字母“I”误写为“i”，请编写程序进行纠正。答：1）不使用正则表达式x = "i am a teacher,i am man, and i am 38 years old.I am not a businessman."x = x.replace('i ','I ')x = x.replace(' i ',' I ')print(x)2）使用正则表达式import rex = "i am a teacher,i am man, and i am 38 years old.I am not a businessman."result = re.sub(r'bib', 'I', x)print(result)4.2 假设有一段英文，其中有单词中间的字母“i”误写为“I”，请编写程序进行纠正。答：import rex = "I am a teacher,I am man, and I am 38 years old.I am not a busInessman."print(x)result = re.sub(r'BIB', 'i', x)print(result)4.3 有一段英文文本，其中有单词连续重复了2次，编写程序检查重复的单词并只保留一个。例如文本内容为“This is is a desk.”，程序输出为“This is a desk.”答：这里给出Python 3.4.2代码，如果使用Python 2.7.8的话只需要修改其中的print()函数为print语句即可。1）方法一import rex = 'This is is a desk.'pattern = pile(r'b(w+)(s+1)1,b')matchResult = pattern.search(x)x = pattern.sub(matchResult.group(1),x)print(x)2）方法二import rex = 'This is is a desk.'pattern = pile(r'(?P<f>bw+b)s(?P=f)')matchResult = pattern.search(x)x = x.replace(matchResult.group(0),matchResult.group(1)print(x)4.4 简单解释Python的字符串驻留机制。答：Python支持字符串驻留机制，即：对于短字符串，将其赋值给多个不同的对象时，内存中只有一个副本，多个对象共享该副本。这一点不适用于长字符串，即长字符串不遵守驻留机制，下面的代码演示了短字符串和长字符串在这方面的区别。>>> a = '1234'>>> b = '1234'>>> id(a) = id(b)True>>> a = '1234'*50>>> b = '1234'*50>>> id(a) = id(b)False4.5 编写程序，用户输入一段英文，然后输出这段英文中所有长度为3个字母的单词。答：import rex = input('Please input a string:')pattern = pile(r'ba-zA-Z3b')print(pattern.findall(x)第5章 函数设计与使用5.1 运行5.3.1小节最后的示例代码，查看结果并分析原因。答：原因是对于函数的默认值参数只会被处理一次，下次再调用函数并且不为默认值参数赋值时会继续使用上一次的结果，对于列表这样的结构，如果调用函数时为默认值参数的列表插入或删除了元素，将会得到保留，从而影响下一次调用。5.2 编写函数，判断一个整数是否为素数，并编写主程序调用该函数。答：import mathdef IsPrime(v): n = int(math.sqrt(v)+1) for i in range(2,n): if v%i=0: return 'No' else: return 'Yes'print(IsPrime(37)print(IsPrime(60)print(IsPrime(113)5.3 编写函数，接收一个字符串，分别统计大写字母、小写字母、数字、其他字符的个数，并以元组的形式返回结果。答：def demo(v): capital = little = digit = other =0 for i in v: if 'A'<=i<='Z': capital+=1 elif 'a'<=i<='z': little+=1 elif '0'<=i<='9': digit+=1 else: other+=1return (capital,little,digit,other)x = 'capital = little = digit = other =0'print(demo(x)5.4 在函数内部可以通过关键字_来定义全局变量。（global）5.5 如果函数中没有return语句或者return语句不带任何返回值，那么该函数的返回值为_。（None）5.6 调用带有默认值参数的函数时，不能为默认值参数传递任何值，必须使用函数定义时设置的默认值（判断对错）。（错）5.7 在Python程序中，局部变量会隐藏同名的全局变量吗？请编写代码进行验证。答案：会。>>> def demo():a=3print a>>> a=5>>> demo()3>>> a55.8 lambda表达式只能用来创建匿名函数，不能为这样的函数起名字（判断对错）。（错）5.9 编写函数，可以接收任意多个整数并输出其中的最大值和所有整数之和。答：def demo(*v): print(v) print(max(v)print(sum(v)demo(1,2,3)demo(1,2,3,4)demo(1,2,3,4,5)5.10 编写函数，模拟内置函数sum()。答：def Sum(v): s = 0 for i in v: s += ireturn sx = 1,2,3,4,5print(Sum(x)x = (1,2,3,4,5)print(Sum(x)5.11 包含_语句的函数可以用来创建生成器对象。（yield）5.12 编写函数，模拟内置函数sorted()。答：from random import randintdef mySorted(lst, reverse=False): lst = lst: length = len(lst) for i in range(0, length): flag = False for j in range(0, length-i-1): #比较相邻两个元素大小，并根据需要进行交换 #默认升序排序 exp = 'lstj > lstj+1' #如果reverse=True则降序排序 if reverse: exp = 'lstj < lstj+1' if eval(exp): lstj, lstj+1 = lstj+1, lstj #flag=True表示本次扫描发生过元素交换 flag = True #如果一次扫描结束后，没有发生过元素交换，说明已经按序排列 if not flag: break return lstlst = randint(1, 100) for i in range(20)print('Before sorted:n', lst)print('After sorted:n', mySorted(lst, True)第6章 面向对象程序设计6.1 继承6.5节例6-2中的Person类生成Student类，填写新的函数用来设置学生专业，然后生成该类对象并显示信息。答：import typesclass Person(object): #基类必须继承于object，否则在派生类中将无法使用super()函数 def _init_(self, name = '', age = 20, sex = 'man'): self.setName(name) self.setAge(age) self.setSex(sex) def setName(self, name): if not isinstance(name,str): print('name must be string.') return self._name = name def setAge(self, age): if not isinstance(age,int): print('age must be integer.') return self._age = age def setSex(self, sex): if sex != 'man' and sex != 'woman': print('sex must be "man" or "woman"') return self._sex = sex def show(self): print(self._name) print(self._age) print(self._sex)class Student(Person): def _init_(self, name='', age = 30, sex = 'man', major = 'Computer'): #调用基类构造方法初始化基类的私有数据成员 super(Student, self)._init_(name, age, sex) self.setMajor(major) #初始化派生类的数据成员 def setMajor(self, major): if not isinstance(major, str): print('major must be a string.') return self._major = major def show(self): super(Student, self).show() print(self._major)if _name_ ='_main_': zhangsan = Person('Zhang San', 19, 'man') zhangsan.show() lisi = Student('Li Si',32, 'man', 'Math') lisi.show()6.2 设计一个三维向量类，并实现向量的加法、减法以及向量与标量的乘法和除法运算。答：class Vecter3: def _init_(self, x=0, y=0, z=0): self.X = x self.Y = y self.Z = z def _add_(self, n): r = Vecter3() r.X = self.X + n.X r.Y = self.Y + n.Y r.Z = self.Z + n.Z return r def _sub_(self, n): r = Vecter3() r.X = self.X - n.X r.Y = self.Y - n.Y r.Z = self.Z - n.Z return r def _mul_(self, n): r = Vecter3() r.X = self.X * n r.Y = self.Y * n r.Z = self.Z * n return r def _truediv_(self, n): r = Vecter3() r.X = self.X / n r.Y = self.Y / n r.Z = self.Z / n return r def _floordiv_(self, n): r = Vecter3() r.X = self.X / n r.Y = self.Y / n r.Z = self.Z / n return r def show(self): print(self.X,self.Y,self.Z)v1 = Vecter3(1,2,3)v2 = Vecter3(4,5,6)v3 = v1+v2v3.show()v4 = v1-v2v4.show()v5 = v1*3v5.show()v6 = v1/2v6.show()6.3 面向对象程序设计的三要素分别为 、 和 。（封装、继承、多态）6.4 简单解释Python中以下划线开头的变量名特点。答：在Python中，以下划线开头的变量名有特殊的含义，尤其是在类的定义中。用下划线作为变量前缀和后缀来表示类的特殊成员：l _xxx：这样的对象叫做保护变量，不能用'from module import *'导入，只有类对象和子类对象能访问这些变量；l _xxx_：系统定义的特殊成员名字；l _xxx：类中的私有成员，只有类对象自己能访问，子类对象也不能访问到这个成员，但在对象外部可以通过“对象名._类名_xxx”这样的特殊方式来访问。Python中没有纯粹的C+意义上的私有成员。6.5 与运算符“*”对应的特殊方法名为_，与运算符“/”对应的特殊方法名为_。（_pow_()、_floordiv_()）6.6 假设a为类A的对象且包含一个私有数据成员“_value”，那么在类的外部通过对象a直接将其私有数据成员“_value”的值设置为3的语句可以写作_。（a._A_value = 3）第7章 文件操作7.1 假设有一个英文文本文件，编写程序读取其内容，并将其中的大写字母变为小写字母，小写字母变为大写字母。答：with open(r'd:1.txt','r') as src, open(r'd:2.txt', 'w') as dst: for line in src: dst.write(line.swapcase()7.2 编写程序，将包含学生成绩的字典保存为二进制文件，然后再读取内容并显示。答：import picklescore = '张三':98,'李四':90,'王五':100with open('score.dat','wb') as fp: pickle.dump(score,fp)with open('score.dat','rb') as fp: result = pickle.load(fp)print(result)7.3 使用shutil模块中的move()方法进行文件移动。答：>>> import shutil>>> shutil.move(r'd:1.txt', r'e:1.txt')'e:1.txt'7.4 简单解释文本文件与二进制文件的区别。答：（1）文本文件文本文件存储的是常规字符串，由若干文本行组成，通常每行以换行符'n'结尾。常规字符串是指记事本或其他文本编辑器能正常显示、编辑并且人类能够直接阅读和理解的字符串，如英文字母、汉字、数字字符串。文本文件可以使用字处理软件如gedit、记事本进行编辑。（2）二进制文件二进制文件把对象内容以字节串(bytes)进行存储，无法用记事本或其他普通字处理软件直接进行编辑，通常也无法被人类直接阅读和理解，需要使用专门的软件进行解码后读取、显示、修改或执行。常见的如图形图像文件、音视频文件、可执行文件、资源文件、各种数据库文件、各类office文档等都属于二进制文件。7.5 编写代码，将当前工作目录修改为“c:”，并验证，最后将当前工作目录恢复为原来的目录。答：>>> import os>>> os.getcwd()'C:Python35'>>> os.chdir(r'c:')>>> os.getcwd()'c:'>>> os.chdir(r'c:Python35')>>> os.getcwd()'c:Python35'7.6 编写程序，用户输入一个目录和一个文件名，搜索该目录及其子目录中是否存在该文件。答：import sysimport osdirectory = sys.argv1filename = sys.argv2paths = os.walk(directory)for root,dirs,files in paths: if filename in files: print('Yes') breakelse:print('No')7.7 文件对象的_方法用来把缓冲区的内容写入文件，但不关闭文件。（flush()）7.8 os.path模块中的_方法用来测试指定的路径是否为文件。（isfile()）7.9 os模块的_方法用来返回包含指定文件夹中所有文件和子文件夹的列表。（listdir()）第8章 异常处理结构与程序调试8.1 Python异常处理结构有哪几种形式？答：比较常用的形式有：1）标准异常处理结构try:try块 #被监控的语句，可能会引发异常except Exceptionas reason:except块 #处理异常的代码如果需要捕获所有异常时，可以使用BaseException，代码格式如下：try:except BaseException as e: except块#处理所有错误 上面的结构可以捕获所有异常，尽管这样做很安全，但是一般并不建议这样做。对于异常处理结构，一般的建议是尽量显式捕捉可能会出现的异常并且有针对性地编写代码进行处理，因为在实际应用开发中，很难使用同一段代码去处理所有类型的异常。当然，为了避免遗漏没有得到处理的异常干扰程序的正常执行，在捕捉了所有可能想到的异常之后，您也可以使用异常处理结构的最后一个except来捕捉BaseException。2）另外一种常用的异常处理结构是try.except.else.语句。3）在实际开发中，同一段代码可能会抛出多个异常，需要针对不同的异常类型进行相应的处理。为了支持多个异常的捕捉和处理，Python提供了带有多个except的异常处理结构，这类似于多分支选择结构，一旦某个except捕获了异常，则后面剩余的except子句将不会再执行。语法为：try:try块