备考题目¶

综合练习：类、文件读写、NumPy（13题）¶

本练习根据课程内容重新设计，按你指定的结构编排：

• 第1部分：类相关（4题）
• 第2部分：文件读写相关（3题）
• 第3部分：NumPy相关（3题）
• 第4部分：类 + NumPy结合（2题）
• 第5部分：类 + 文件读写 + NumPy综合（1题）

使用建议¶

1. 先只看题目，自己完成。
2. 写完后再看“参考解答”。
3. 建议尝试：
   • 先不运行答案，自己独立写
   • 再对照参考解答优化写法
   • 最后总结每题考了什么

第1部分：类相关（4题）¶

题1：设计一个 Book 类，并编写借阅逻辑¶

请设计一个 Book 类，要求：

1. 属性包括：title、author、is_borrowed
2. 方法包括：
   • borrow()：如果书未借出，则借出并提示成功；否则提示已借出
   • return_book()：归还图书
   • show_info()：输出图书信息
3. 创建两本图书对象，并模拟借阅、重复借阅、归还等过程

book1 = Book('Python入门', 'Alice')
book2 = Book('数据结构基础', 'Bob')

book1.show_info()
book1.borrow()
book1.borrow()
book1.return_book()
book1.show_info()
book2.show_info()

本题知识点：类的定义、对象创建、属性、方法、条件判断

In [1]:

class Book:
    def __init__(self, title, author):
        self.title = title
        self.author = author
        self.is_borrowed = False

    def borrow(self):
        if not self.is_borrowed:
            self.is_borrowed = True
            print(f'《{self.title}》借阅成功')
        else:
            print(f'《{self.title}》当前已被借出')

    def return_book(self):
        self.is_borrowed = False
        print(f'《{self.title}》已归还')

    def show_info(self):
        status = '已借出' if self.is_borrowed else '可借阅'
        print(f'书名: {self.title}, 作者: {self.author}, 状态: {status}')

book1 = Book('Python入门', 'Alice')
book2 = Book('数据结构基础', 'Bob')

book1.show_info()
book1.borrow()
book1.borrow()
book1.return_book()
book1.show_info()
book2.show_info()

class Book: def __init__(self, title, author): self.title = title self.author = author self.is_borrowed = False def borrow(self): if not self.is_borrowed: self.is_borrowed = True print(f'《{self.title}》借阅成功') else: print(f'《{self.title}》当前已被借出') def return_book(self): self.is_borrowed = False print(f'《{self.title}》已归还') def show_info(self): status = '已借出' if self.is_borrowed else '可借阅' print(f'书名: {self.title}, 作者: {self.author}, 状态: {status}') book1 = Book('Python入门', 'Alice') book2 = Book('数据结构基础', 'Bob') book1.show_info() book1.borrow() book1.borrow() book1.return_book() book1.show_info() book2.show_info()

书名: Python入门, 作者: Alice, 状态: 可借阅
《Python入门》借阅成功
《Python入门》当前已被借出
《Python入门》已归还
书名: Python入门, 作者: Alice, 状态: 可借阅
书名: 数据结构基础, 作者: Bob, 状态: 可借阅

题2：设计一个 Student 类，并拆分出成绩判断方法¶

请设计一个 Student 类，要求：

1. 属性包括：name、score
2. 方法包括：
   • get_level()：根据成绩返回等级
     • 90及以上：A
     • 80~89：B
     • 70~79：C
     • 60~69：D
     • 60以下：E
   • show_info()：输出学生姓名、成绩、等级
3. 创建三个学生对象并输出信息

students = [ Student('Tom', 95), Student('Jerry', 82), Student('Lucy', 67) ]

本题知识点：类、方法设计、返回值、分支判断

In [1]:

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def get_level(self):
        if self.score >= 90:
            return 'A'
        elif self.score >= 80:
            return 'B'
        elif self.score >= 70:
            return 'C'
        elif self.score >= 60:
            return 'D'
        else:
            return 'E'

    def show_info(self):
        print(f'姓名: {self.name}, 成绩: {self.score}, 等级: {self.get_level()}')

students = [
    Student('Tom', 95),
    Student('Jerry', 82),
    Student('Lucy', 67)
]

for stu in students:
    stu.show_info()

class Student: def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score def get_level(self): if self.score >= 90: return 'A' elif self.score >= 80: return 'B' elif self.score >= 70: return 'C' elif self.score >= 60: return 'D' else: return 'E' def show_info(self): print(f'姓名: {self.name}, 成绩: {self.score}, 等级: {self.get_level()}') students = [ Student('Tom', 95), Student('Jerry', 82), Student('Lucy', 67) ] for stu in students: stu.show_info()

姓名: Tom, 成绩: 95, 等级: A
姓名: Jerry, 成绩: 82, 等级: B
姓名: Lucy, 成绩: 67, 等级: D

题3：设计一个 Rectangle 类，计算面积和周长¶

请设计一个 Rectangle 类，要求：

1. 属性包括：width、height
2. 方法包括：
   • area()：返回面积
   • perimeter()：返回周长
   • is_square()：判断是否为正方形
3. 创建多个对象并输出结果

rectangles = [ Rectangle(3, 4), Rectangle(5, 5), Rectangle(2, 8) ]

本题知识点：类、实例方法、返回值、逻辑判断

In [3]:

class Rectangle:
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        return self.width * self.height

    def perimeter(self):
        return 2 * (self.width + self.height)

    def is_square(self):
        return self.width == self.height

rectangles = [
    Rectangle(3, 4),
    Rectangle(5, 5),
    Rectangle(2, 8)
]

for i, rect in enumerate(rectangles, start=1):
    print(f'矩形{i}: 面积={rect.area()}, 周长={rect.perimeter()}, 是否正方形={rect.is_square()}')

class Rectangle: def __init__(self, width, height): self.width = width self.height = height def area(self): return self.width * self.height def perimeter(self): return 2 * (self.width + self.height) def is_square(self): return self.width == self.height rectangles = [ Rectangle(3, 4), Rectangle(5, 5), Rectangle(2, 8) ] for i, rect in enumerate(rectangles, start=1): print(f'矩形{i}: 面积={rect.area()}, 周长={rect.perimeter()}, 是否正方形={rect.is_square()}')

矩形1: 面积=12, 周长=14, 是否正方形=False
矩形2: 面积=25, 周长=20, 是否正方形=True
矩形3: 面积=16, 周长=20, 是否正方形=False

题4：设计一个 BankAccount 类，模拟存取款¶

请设计一个 BankAccount 类，要求：

1. 属性包括：owner、balance
2. 方法包括：
   • deposit(amount)：存款
   • withdraw(amount)：取款，余额不足时提示失败
   • show_balance()：显示余额
3. 创建一个账户对象，完成几次存款与取款

account = BankAccount('Ran', 500)
account.show_balance()
account.deposit(200)
account.withdraw(100)
account.withdraw(1000)
account.show_balance()

本题知识点：类、对象状态变化、方法参数、条件判断

In [2]:

class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self.owner = owner
        self.balance = balance

    def deposit(self, amount):
        self.balance += amount
        print(f'{self.owner} 存款 {amount} 元，当前余额 {self.balance} 元')

    def withdraw(self, amount):
        if amount <= self.balance:
            self.balance -= amount
            print(f'{self.owner} 取款 {amount} 元，当前余额 {self.balance} 元')
        else:
            print(f'取款失败：余额不足，当前余额 {self.balance} 元')

    def show_balance(self):
        print(f'{self.owner} 的账户余额为 {self.balance} 元')

account = BankAccount('Ran', 500)
account.show_balance()
account.deposit(200)
account.withdraw(100)
account.withdraw(1000)
account.show_balance()

class BankAccount: def __init__(self, owner, balance=0): self.owner = owner self.balance = balance def deposit(self, amount): self.balance += amount print(f'{self.owner} 存款 {amount} 元，当前余额 {self.balance} 元') def withdraw(self, amount): if amount <= self.balance: self.balance -= amount print(f'{self.owner} 取款 {amount} 元，当前余额 {self.balance} 元') else: print(f'取款失败：余额不足，当前余额 {self.balance} 元') def show_balance(self): print(f'{self.owner} 的账户余额为 {self.balance} 元') account = BankAccount('Ran', 500) account.show_balance() account.deposit(200) account.withdraw(100) account.withdraw(1000) account.show_balance()

Ran 的账户余额为 500 元
Ran 存款 200 元，当前余额 700 元
Ran 取款 100 元，当前余额 600 元
取款失败：余额不足，当前余额 600 元
Ran 的账户余额为 600 元

第2部分：文件读写相关（3题）¶

题5：读取文本文件并统计行数与单词数¶

请完成下面任务：

1. 先创建一个文本文件 article.txt
2. 向文件中写入多行英文句子
3. 重新读取文件内容
4. 统计：
   • 总行数
   • 总单词数
5. 输出统计结果

content = """Python is easy to learn.
It is widely used in data analysis.
File handling is an important skill."""

本题知识点：文件写入、文件读取、字符串处理、统计

In [3]:

content = """Python is easy to learn.
It is widely used in data analysis.
File handling is an important skill."""

with open('article.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write(content)

with open('article.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    lines = f.readlines()

line_count = len(lines)
word_count = sum(len(line.strip().split()) for line in lines)

print('文件内容:')
for line in lines:
    print(line.strip())

print(f'总行数: {line_count}')
print(f'总单词数: {word_count}')

content = """Python is easy to learn. It is widely used in data analysis. File handling is an important skill.""" with open('article.txt', 'w', encoding='utf-8') as f: f.write(content) with open('article.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: lines = f.readlines() line_count = len(lines) word_count = sum(len(line.strip().split()) for line in lines) print('文件内容:') for line in lines: print(line.strip()) print(f'总行数: {line_count}') print(f'总单词数: {word_count}')

文件内容:
Python is easy to learn.
It is widely used in data analysis.
File handling is an important skill.
总行数: 3
总单词数: 18

题6：将用户列表写入文件，再读取并格式化输出¶

已知一个列表：

users = ['Alice,18', 'Bob,20', 'Cindy,19']

请完成：

1. 将列表内容逐行写入 users.txt
2. 读取该文件
3. 将每一行拆分成“姓名”和“年龄”
4. 格式化输出，例如：Alice is 18 years old.

本题知识点：文件写入、逐行读取、字符串分割、循环处理

In [7]:

users = ['Alice,18', 'Bob,20', 'Cindy,19']

with open('users.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    for user in users:
        f.write(user + '\n')

with open('users.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    for line in f:
        name, age = line.strip().split(',')
        print(f'{name} is {age} years old.')

users = ['Alice,18', 'Bob,20', 'Cindy,19'] with open('users.txt', 'w', encoding='utf-8') as f: for user in users: f.write(user + '\n') with open('users.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: for line in f: name, age = line.strip().split(',') print(f'{name} is {age} years old.')

Alice is 18 years old.
Bob is 20 years old.
Cindy is 19 years old.

题7：批量创建文本文件并统计文件夹中的文本文件数量¶

请完成：

1. 创建一个文件夹 text_data
2. 在其中批量创建 5 个 .txt 文件
3. 每个文件写入一行不同内容
4. 遍历该文件夹，统计其中 .txt 文件的数量
5. 输出所有文件名

本题知识点：文件夹创建、文件写入、目录遍历、条件筛选

In [8]:

import os

folder = 'text_data'
os.makedirs(folder, exist_ok=True)

for i in range(1, 6):
    file_path = os.path.join(folder, f'file_{i}.txt')
    with open(file_path, 'w', encoding='utf-8') as f:
        f.write(f'This is file {i}.')

file_names = []
for name in os.listdir(folder):
    if name.endswith('.txt'):
        file_names.append(name)

print('txt 文件数量:', len(file_names))
print('文件名列表:')
for name in file_names:
    print(name)

import os folder = 'text_data' os.makedirs(folder, exist_ok=True) for i in range(1, 6): file_path = os.path.join(folder, f'file_{i}.txt') with open(file_path, 'w', encoding='utf-8') as f: f.write(f'This is file {i}.') file_names = [] for name in os.listdir(folder): if name.endswith('.txt'): file_names.append(name) print('txt 文件数量:', len(file_names)) print('文件名列表:') for name in file_names: print(name)

txt 文件数量: 5
文件名列表:
file_1.txt
file_2.txt
file_3.txt
file_4.txt
file_5.txt

第3部分：NumPy相关（3题）¶

题8：创建数组并统计基本信息¶

请使用 NumPy 完成：

1. 创建一个 3×4 的数组，元素为 1~12
2. 输出数组的：
   • 维度 ndim
   • 形状 shape
   • 元素总数 size
3. 计算数组元素的总和、平均值、最大值、最小值

本题知识点：数组创建、数组属性、统计函数

In [9]:

import numpy as np

arr = np.arange(1, 13).reshape(3, 4)
print('数组:')
print(arr)

print('ndim =', arr.ndim)
print('shape =', arr.shape)
print('size =', arr.size)

print('sum =', arr.sum())
print('mean =', arr.mean())
print('max =', arr.max())
print('min =', arr.min())

import numpy as np arr = np.arange(1, 13).reshape(3, 4) print('数组:') print(arr) print('ndim =', arr.ndim) print('shape =', arr.shape) print('size =', arr.size) print('sum =', arr.sum()) print('mean =', arr.mean()) print('max =', arr.max()) print('min =', arr.min())

数组:
[[ 1  2  3  4]
 [ 5  6  7  8]
 [ 9 10 11 12]]
ndim = 2
shape = (3, 4)
size = 12
sum = 78
mean = 6.5
max = 12
min = 1

题9：数组切片与行列统计¶

请使用 NumPy 完成：

1. 创建一个 4×5 的数组，元素为 1~20
2. 取出：
   • 第2行
   • 第3列
   • 左上角 2×2 子数组
3. 计算每一行的和
4. 计算每一列的平均值

本题知识点：数组索引切片、按轴统计

In [10]:

import numpy as np

arr = np.arange(1, 21).reshape(4, 5)
print('原数组:')
print(arr)

print('第2行:', arr[1])
print('第3列:', arr[:, 2])
print('左上角2x2子数组:')
print(arr[:2, :2])

print('每一行的和:', arr.sum(axis=1))
print('每一列的平均值:', arr.mean(axis=0))

import numpy as np arr = np.arange(1, 21).reshape(4, 5) print('原数组:') print(arr) print('第2行:', arr[1]) print('第3列:', arr[:, 2]) print('左上角2x2子数组:') print(arr[:2, :2]) print('每一行的和:', arr.sum(axis=1)) print('每一列的平均值:', arr.mean(axis=0))

原数组:
[[ 1  2  3  4  5]
 [ 6  7  8  9 10]
 [11 12 13 14 15]
 [16 17 18 19 20]]
第2行: [ 6  7  8  9 10]
第3列: [ 3  8 13 18]
左上角2x2子数组:
[[1 2]
 [6 7]]
每一行的和: [15 40 65 90]
每一列的平均值: [ 8.5  9.5 10.5 11.5 12.5]

题10：使用布尔索引筛选数组数据¶

请使用 NumPy 完成：

1. 创建一个一维数组：[56, 72, 89, 45, 91, 67, 100, 38]
2. 找出所有及格（>=60）的成绩
3. 找出所有优秀（>=90）的成绩
4. 统计及格人数和优秀人数

本题知识点：NumPy数组、条件筛选、布尔索引、统计

In [11]:

import numpy as np

scores = np.array([56, 72, 89, 45, 91, 67, 100, 38])
pass_scores = scores[scores >= 60]
excellent_scores = scores[scores >= 90]

print('原始成绩:', scores)
print('及格成绩:', pass_scores)
print('优秀成绩:', excellent_scores)
print('及格人数:', len(pass_scores))
print('优秀人数:', len(excellent_scores))

import numpy as np scores = np.array([56, 72, 89, 45, 91, 67, 100, 38]) pass_scores = scores[scores >= 60] excellent_scores = scores[scores >= 90] print('原始成绩:', scores) print('及格成绩:', pass_scores) print('优秀成绩:', excellent_scores) print('及格人数:', len(pass_scores)) print('优秀人数:', len(excellent_scores))

原始成绩: [ 56  72  89  45  91  67 100  38]
及格成绩: [ 72  89  91  67 100]
优秀成绩: [ 91 100]
及格人数: 5
优秀人数: 2

第4部分：类 + NumPy结合（2题）¶

题11：设计一个 ScoreAnalyzer 类，分析成绩数组¶

请设计一个 ScoreAnalyzer 类，要求：

1. 初始化时传入一个 NumPy 成绩数组
2. 方法包括：
   • show_scores()：输出原始成绩
   • average_score()：返回平均分
   • max_score()：返回最高分
   • count_passed()：返回及格人数
3. 创建对象并测试

[78, 92, 56, 81, 67, 49]

本题知识点：类、对象方法、NumPy数组、统计计算

In [13]:

import numpy as np

class ScoreAnalyzer:
    def __init__(self, scores):
        self.scores = scores

    def show_scores(self):
        print('成绩数组:', self.scores)

    def average_score(self):
        return self.scores.mean()

    def max_score(self):
        return self.scores.max()

    def count_passed(self):
        return np.sum(self.scores >= 60)

analyzer = ScoreAnalyzer(np.array([78, 92, 56, 81, 67, 49]))
analyzer.show_scores()
print('平均分:', analyzer.average_score())
print('最高分:', analyzer.max_score())
print('及格人数:', analyzer.count_passed())

import numpy as np class ScoreAnalyzer: def __init__(self, scores): self.scores = scores def show_scores(self): print('成绩数组:', self.scores) def average_score(self): return self.scores.mean() def max_score(self): return self.scores.max() def count_passed(self): return np.sum(self.scores >= 60) analyzer = ScoreAnalyzer(np.array([78, 92, 56, 81, 67, 49])) analyzer.show_scores() print('平均分:', analyzer.average_score()) print('最高分:', analyzer.max_score()) print('及格人数:', analyzer.count_passed())

成绩数组: [78 92 56 81 67 49]
平均分: 70.5
最高分: 92
及格人数: 4

题12：设计一个 MatrixTool 类，处理二维数组¶

请设计一个 MatrixTool 类，要求：

1. 初始化时传入一个二维 NumPy 数组
2. 方法包括：
   • show_matrix()：输出矩阵
   • row_sums()：返回每一行的和
   • col_means()：返回每一列的平均值
   • transpose_matrix()：返回转置矩阵
3. 创建对象并测试

本题知识点：类、NumPy二维数组、按轴计算、矩阵转置

In [15]:

import numpy as np

class MatrixTool:
    def __init__(self, matrix):
        self.matrix = matrix

    def show_matrix(self):
        print('矩阵:')
        print(self.matrix)

    def row_sums(self):
        return self.matrix.sum(axis=1)

    def col_means(self):
        return self.matrix.mean(axis=0)

    def transpose_matrix(self):
        return self.matrix.T

matrix_tool = MatrixTool(np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]))
matrix_tool.show_matrix()
print('每行和:', matrix_tool.row_sums())
print('每列平均值:', matrix_tool.col_means())
print('转置矩阵:')
print(matrix_tool.transpose_matrix())

import numpy as np class MatrixTool: def __init__(self, matrix): self.matrix = matrix def show_matrix(self): print('矩阵:') print(self.matrix) def row_sums(self): return self.matrix.sum(axis=1) def col_means(self): return self.matrix.mean(axis=0) def transpose_matrix(self): return self.matrix.T matrix_tool = MatrixTool(np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])) matrix_tool.show_matrix() print('每行和:', matrix_tool.row_sums()) print('每列平均值:', matrix_tool.col_means()) print('转置矩阵:') print(matrix_tool.transpose_matrix())

矩阵:
[[1 2 3]
 [4 5 6]
 [7 8 9]]
每行和: [ 6 15 24]
每列平均值: [4. 5. 6.]
转置矩阵:
[[1 4 7]
 [2 5 8]
 [3 6 9]]

第5部分：类 + 文件读写 + NumPy综合（1题）¶

题13：设计一个 ScoreFileManager 类，读取文件并用 NumPy 计算成绩统计¶

请完成一个综合题：

1. 先创建一个文本文件 scores.txt，内容如下（每行一个成绩）：

78
85
92
60
49
100
73

2. 设计一个 ScoreFileManager 类，要求：
   • 初始化时接收文件名
   • read_scores()：从文件中读取所有成绩，并保存为 NumPy 数组
   • show_scores()：输出成绩数组
   • average_score()：返回平均分
   • max_score()：返回最高分
   • count_passed()：返回及格人数
3. 创建对象并调用这些方法

本题知识点：类设计、文件读取、类型转换、NumPy统计

In [5]:

import numpy as np

with open('scores.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write("""78
    85
    92
    60
    49
    100
    73
    """)

class ScoreFileManager:
    def __init__(self, filename):
        self.filename = filename
        self.scores = None

    def read_scores(self):
        with open(self.filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
            data = [int(line.strip()) for line in f if line.strip()]
        self.scores = np.array(data)

    def show_scores(self):
        print('成绩数组:', self.scores)

    def average_score(self):
        return self.scores.mean()

    def max_score(self):
        return self.scores.max()

    def count_passed(self):
        return np.sum(self.scores >= 60)

manager = ScoreFileManager('scores.txt')
manager.read_scores()
manager.show_scores()
print('平均分:', manager.average_score())
print('最高分:', manager.max_score())
print('及格人数:', manager.count_passed())

import numpy as np with open('scores.txt', 'w', encoding='utf-8') as f: f.write("""78 85 92 60 49 100 73 """) class ScoreFileManager: def __init__(self, filename): self.filename = filename self.scores = None def read_scores(self): with open(self.filename, 'r', encoding='utf-8') as f: data = [int(line.strip()) for line in f if line.strip()] self.scores = np.array(data) def show_scores(self): print('成绩数组:', self.scores) def average_score(self): return self.scores.mean() def max_score(self): return self.scores.max() def count_passed(self): return np.sum(self.scores >= 60) manager = ScoreFileManager('scores.txt') manager.read_scores() manager.show_scores() print('平均分:', manager.average_score()) print('最高分:', manager.max_score()) print('及格人数:', manager.count_passed())

成绩数组: [ 78  85  92  60  49 100  73]
平均分: 76.71428571428571
最高分: 100
及格人数: 6

总结¶

这份练习按你指定的结构组织，共 13题。建议你接下来这样使用：

• 先做 第1部分，巩固类的基础
• 再做 第2、3部分，分别练熟文件操作和 NumPy
• 最后做 第4、5部分，训练模块之间的结合能力

如果你后面还想继续细化，我可以再给你做一个：

• 只保留题目、不放答案版
• 答案折叠提示更少版
• 更像考试卷的排版版