Python 列表与元组专项练习:6 道编程题从入门到精通

输入：[3, 1, 2, 3, 4, 2, 5, 1]输出：[3, 1, 2, 4, 5]

def unique_preserve_order(lst):    """去重并保持首次出现顺序 —— O(n) 解法"""    seen = set()    result = []    for item in lst:        if item not in seen:            seen.add(item)            result.append(item)    return result# 测试if __name__ == "__main__":    print(unique_preserve_order([3, 1, 2, 3, 4, 2, 5, 1]))    # [3, 1, 2, 4, 5]    # 边界测试    print(unique_preserve_order([]))              # []    print(unique_preserve_order([1, 1, 1]))       # [1]    print(unique_preserve_order(["a", "b", "a"])) # ['a', 'b']

输入：[[1, 2, 3],      [4, 5, 6]]输出：[[1, 4],      [2, 5],      [3, 6]]

def transpose_loop(matrix):    """方法一：嵌套循环"""    if not matrix:        return []    rows, cols = len(matrix), len(matrix[0])    return [[matrix[r][c] for r in range(rows)] for c in range(cols)]def transpose_zip(matrix):    """方法二：zip + 解包（最 Pythonic）"""    return list(map(list, zip(*matrix)))# 测试if __name__ == "__main__":    matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]    print(transpose_loop(matrix))  # [[1, 4], [2, 5], [3, 6]]    print(transpose_zip(matrix))   # [[1, 4], [2, 5], [3, 6]]    # 非方阵测试    print(transpose_zip([[1, 2, 3, 4]]))    # [[1], [2], [3], [4]]    # 空矩阵    print(transpose_zip([]))  # []

输入：[1, 3, 5, 7], [2, 4, 6, 8]输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

def merge_sorted(a, b):    """双指针归并 —— O(m+n)"""    i, j = 0, 0    result = []    while i < len(a) and j < len(b):        if a[i] <= b[j]:            result.append(a[i])            i += 1        else:            result.append(b[j])            j += 1    # 追加剩余部分    result.extend(a[i:])    result.extend(b[j:])    return result# 测试if __name__ == "__main__":    print(merge_sorted([1, 3, 5, 7], [2, 4, 6, 8]))    # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]    # 有重复元素    print(merge_sorted([1, 2, 4], [2, 3, 5]))    # [1, 2, 2, 3, 4, 5]    # 空列表    print(merge_sorted([], [1, 2, 3]))    # [1, 2, 3]    # 长度不等    print(merge_sorted([1, 5], [2, 3, 4, 6]))    # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

输入：nums = [1, 3, -1, -3, 5, 3, 6, 7], k = 3输出：[3, 3, 5, 5, 6, 7]解释：窗口位置                最大值[1  3  -1] -3  5  3  6  7    3 1 [3  -1  -3] 5  3  6  7    3 1  3 [-1  -3  5] 3  6  7    5 1  3  -1 [-3  5  3] 6  7    5 1  3  -1  -3 [5  3  6] 7    6 1  3  -1  -3  5 [3  6  7]   7

from collections import dequedef max_sliding_window_brute(nums, k):    """方法一：暴力切片 —— O(n·k)"""    return [max(nums[i:i + k]) for i in range(len(nums) - k + 1)]def max_sliding_window_deque(nums, k):    """方法二：单调双端队列 —— O(n)"""    if not nums or k <= 0:        return []    dq = deque()  # 存索引，保持对应值单调递减    result = []    for i, num in enumerate(nums):        # 1. 移除超出窗口的索引        while dq and dq[0] < i - k + 1:            dq.popleft()        # 2. 移除所有比当前元素小的索引（它们不可能成为最大值）        while dq and nums[dq[-1]] < num:            dq.pop()        # 3. 当前索引入队        dq.append(i)        # 4. 窗口形成后，记录最大值（队首）        if i >= k - 1:            result.append(nums[dq[0]])    return result# 测试if __name__ == "__main__":    nums = [1, 3, -1, -3, 5, 3, 6, 7]    k = 3    print(max_sliding_window_brute(nums, k))  # [3, 3, 5, 5, 6, 7]    print(max_sliding_window_deque(nums, k))  # [3, 3, 5, 5, 6, 7]    # 性能对比    import timeit    big_nums = list(range(10000))    t1 = timeit.timeit(lambda: max_sliding_window_brute(big_nums, 500), number=10)    t2 = timeit.timeit(lambda: max_sliding_window_deque(big_nums, 500), number=10)    print(f"\n暴力法: {t1:.4f}s")    print(f"双端队列: {t2:.4f}s")

# 示例添加: ("张三", 85, 92, 78)添加: ("李四", 92, 88, 95)添加: ("王五", 78, 95, 82)按总分排名: [("李四", 275), ("张三", 255), ("王五", 255)]按数学排名: [("王五", 95), ("张三", 92), ("李四", 88)]查询第2-3名: [("张三", 255), ("王五", 255)]

from collections import namedtupleStudent = namedtuple('Student', 'name chinese math english')class GradeRanker:    """基于 namedtuple 的成绩排名系统"""    def __init__(self):        self.students = []    def add(self, name, chinese, math, english):        self.students.append(Student(name, chinese, math, english))    @staticmethod    def _total(s):        return s.chinese + s.math + s.english    def rank_by_total(self):        """按总分降序排名，返回 (学生, 总分) 列表"""        return sorted(            [(s, self._total(s)) for s in self.students],            key=lambda x: x[1],            reverse=True        )    def rank_by_subject(self, subject):        """按指定科目降序排名"""        return sorted(            [(s, getattr(s, subject)) for s in self.students],            key=lambda x: x[1],            reverse=True        )    def query_range(self, start, end):        """查询第 start 名到第 end 名（闭区间）"""        ranked = self.rank_by_total()        return ranked[start - 1: end]    def print_ranking(self):        """格式化打印排名"""        ranked = self.rank_by_total()        print(f"{'排名':<6}{'姓名':<10}{'语文':<8}{'数学':<8}{'英语':<8}{'总分':<8}")        print("-" * 48)        for i, (s, total) in enumerate(ranked, 1):            print(f"{i:<6}{s.name:<10}{s.chinese:<8}{s.math:<8}{s.english:<8}{total:<8}")# 测试if __name__ == "__main__":    ranker = GradeRanker()    ranker.add("张三", 85, 92, 78)    ranker.add("李四", 92, 88, 95)    ranker.add("王五", 78, 95, 82)    ranker.add("赵六", 88, 76, 90)    ranker.add("孙七", 95, 82, 88)    print("=== 按总分排名 ===")    ranker.print_ranking()    print("\n=== 按数学排名 ===")    for s, score in ranker.rank_by_subject('math'):        print(f"  {s.name}: {score}")    print("\n=== 第2-4名 ===")    for s, total in ranker.query_range(2, 4):        print(f"  {s.name}: {total}")

class MyList:    """简易动态数组 —— 模拟 Python list 的底层实现"""    def __init__(self, initial_capacity=4):        self._data = [None] * initial_capacity  # 底层"连续内存"        self._size = 0                           # 当前元素个数        self._capacity = initial_capacity         # 总容量    # ---------- 内部方法 ----------    def _resize(self, new_capacity):        """扩容：分配更大的空间，复制旧数据"""        new_data = [None] * new_capacity        for i in range(self._size):            new_data[i] = self._data[i]        self._data = new_data        self._capacity = new_capacity    def _check_index(self, idx):        """索引合法性检查，支持负数索引"""        if idx < 0:            idx += self._size        if idx < 0 or idx >= self._size:            raise IndexError(f"MyList index out of range: {idx}")        return idx    # ---------- 公开接口 ----------    def append(self, val):        """末尾添加 —— O(1) 均摊"""        if self._size == self._capacity:            self._resize(self._capacity * 2)  # 扩容为 2 倍        self._data[self._size] = val        self._size += 1    def insert(self, idx, val):        """指定位置插入 —— O(n)"""        if idx < 0:            idx += self._size        if idx < 0:            idx = 0        if idx > self._size:            idx = self._size        if self._size == self._capacity:            self._resize(self._capacity * 2)        # 手动后移元素        for i in range(self._size, idx, -1):            self._data[i] = self._data[i - 1]        self._data[idx] = val        self._size += 1    def pop(self):        """删除末尾元素 —— O(1)"""        if self._size == 0:            raise IndexError("pop from empty MyList")        val = self._data[self._size - 1]        self._data[self._size - 1] = None  # 释放引用        self._size -= 1        return val    def remove_at(self, idx):        """删除指定位置元素 —— O(n)"""        idx = self._check_index(idx)        val = self._data[idx]        # 手动前移元素        for i in range(idx, self._size - 1):            self._data[i] = self._data[i + 1]        self._data[self._size - 1] = None        self._size -= 1        return val    def __getitem__(self, idx):        """索引访问 —— O(1)"""        idx = self._check_index(idx)        return self._data[idx]    def __setitem__(self, idx, val):        """索引赋值 —— O(1)"""        idx = self._check_index(idx)        self._data[idx] = val    def __len__(self):        return self._size    def __iter__(self):        for i in range(self._size):            yield self._data[i]    def __repr__(self):        items = ", ".join(repr(self._data[i]) for i in range(self._size))        return f"MyList([{items}])"    @property    def capacity(self):        """当前容量（调试用）"""        return self._capacity# 测试if __name__ == "__main__":    ml = MyList()    # append 测试    for i in range(10):        ml.append(i)    print(ml)  # MyList([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])    print(f"size={len(ml)}, capacity={ml.capacity}")  # size=10, capacity=16    # insert 测试    ml.insert(0, 100)    ml.insert(5, 200)    print(ml)  # MyList([100, 0, 1, 2, 3, 200, 4, 5, 6, 7, 8, 9])    # 负数索引    print(ml[-1])   # 9    print(ml[-2])   # 8    # pop 测试    print(ml.pop())  # 9    print(ml.pop())  # 8    # remove_at 测试    ml.remove_at(0)  # 删除 100    print(ml)    # 遍历测试    for item in ml:        print(item, end=" ")    print()    # 性能验证：append 均摊 O(1)    import timeit    t = timeit.timeit("ml.append(1)", setup="from __main__ import MyList; ml=MyList()", number=100000)    print(f"\n10万次 append: {t:.4f}s")