2026年程序設(shè)計挑戰(zhàn)賽試題集算法與編程一、選擇題（共5題，每題2分，總計10分）考察點：基礎(chǔ)算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編程語言特性。題目1：給定一個鏈表，判斷鏈表中是否存在環(huán)。若存在，返回環(huán)的入口節(jié)點；否則返回`null`。以下哪種方法時間復(fù)雜度最低？A.使用哈希表記錄節(jié)點B.快慢指針法C.遍歷并統(tǒng)計鏈表長度D.遞歸檢查每個節(jié)點是否重復(fù)訪問題目2：在快速排序中，若要避免最壞情況（如已排序數(shù)組），應(yīng)優(yōu)先選擇哪種方法？A.隨機(jī)選擇基準(zhǔn)B.選擇中位數(shù)作為基準(zhǔn)C.選擇第一個元素作為基準(zhǔn)D.選擇最后一個元素作為基準(zhǔn)題目3：以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合實現(xiàn)LRU（最近最少使用）緩存？A.哈希表+鏈表B.哈希表+棧C.優(yōu)先隊列+哈希表D.哈希表+優(yōu)先隊列題目4：在多線程編程中，以下哪種同步機(jī)制可能導(dǎo)致死鎖？A.互斥鎖（Mutex）B.讀寫鎖（ReadWriteLock）C.可重入鎖（ReentrantLock）D.信號量（Semaphore）題目5：對于大規(guī)模數(shù)據(jù)集（如TB級），以下哪種數(shù)據(jù)庫最適用于讀寫高性能場景？A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（MySQL）B.NoSQL數(shù)據(jù)庫（MongoDB）C.列式數(shù)據(jù)庫（HBase）D.鍵值數(shù)據(jù)庫（Redis）二、填空題（共5題，每題2分，總計10分）考察點：算法原理、編程術(shù)語。題目6：冒泡排序的平均時間復(fù)雜度為______。題目7：在二叉搜索樹中，查找一個元素的最壞時間復(fù)雜度為______。題目8：分布式系統(tǒng)中，CAP理論中的“P”（一致性）和“A”（可用性）不能同時滿足，此時應(yīng)優(yōu)先選擇______。題目9：在Python中，`args`和`kwargs`分別用于傳遞______和______參數(shù)。題目10：HTTP協(xié)議中，狀態(tài)碼`403Forbidden`表示______。三、簡答題（共3題，每題5分，總計15分）考察點：算法設(shè)計、編程實踐。題目11：簡述Dijkstra算法的原理及其適用場景。題目12：解釋什么是“線程池”，并說明其優(yōu)缺點。題目13：在分布式緩存中，如何解決數(shù)據(jù)一致性問題？四、編程題（共3題，每題15分，總計45分）考察點：代碼實現(xiàn)、算法應(yīng)用。題目14（10分）：題目描述：設(shè)計一個函數(shù)，將一個非降序排列的數(shù)組轉(zhuǎn)換為二叉搜索樹（BST），要求轉(zhuǎn)換后的樹高度最小。示例輸入：`[1,2,3,4,5]`示例輸出：3/\24/\15題目15（10分）：題目描述：實現(xiàn)一個LRU緩存，支持`get`和`put`操作。`get(key)`返回鍵對應(yīng)的值，若不存在返回-1；`put(key,value)`將鍵值對插入緩存，若緩存已滿則刪除最近最少使用的元素。要求：-使用哈希表和雙向鏈表實現(xiàn)，時間復(fù)雜度為O(1)。題目16（25分）：題目描述：給定一個字符串，找到其中不重復(fù)的最長子串的長度。例如：輸入`"abcabcbb"`，輸出`3`（對應(yīng)子串`"abc"`）。要求：-使用滑動窗口技術(shù)實現(xiàn)，時間復(fù)雜度為O(n)。答案與解析一、選擇題答案1.B-快慢指針法（Floyd'sTortoiseandHare）時間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)，優(yōu)于哈希表法（O(n)空間）。2.A-隨機(jī)選擇基準(zhǔn)可避免最壞情況（如已排序數(shù)組），平均時間復(fù)雜度為O(nlogn)。3.A-哈希表實現(xiàn)O(1)訪問，雙向鏈表維護(hù)順序，符合LRU邏輯。4.A-互斥鎖若未正確釋放，易導(dǎo)致死鎖。5.C-列式數(shù)據(jù)庫（如HBase）適合大規(guī)模數(shù)據(jù)的高并發(fā)讀寫。二、填空題答案6.O(n2)-冒泡排序每次比較需交換相鄰元素，平均需遍歷n次。7.O(h)（h為樹高）-二叉搜索樹最壞情況（退化成鏈表）為O(n)，平衡樹為O(logn)。8.一致性（Consistency）-CAP理論中，分布式系統(tǒng)需在一致性、可用性、分區(qū)容錯性中權(quán)衡，通常優(yōu)先保證一致性。9.位置參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)-`args`用于非關(guān)鍵字可變參數(shù)，`kwargs`用于關(guān)鍵字可變參數(shù)。10.禁止訪問資源-403表示服務(wù)器理解請求，但拒絕執(zhí)行（如權(quán)限不足）。三、簡答題答案11.Dijkstra算法原理：-基于貪心策略，從起點出發(fā)，逐步擴(kuò)展最短路徑，維護(hù)已訪問節(jié)點和未訪問節(jié)點的距離表。-適用場景：帶權(quán)圖的單源最短路徑問題，邊權(quán)重非負(fù)。12.線程池解釋：-管理一組可復(fù)用線程的池，避免頻繁創(chuàng)建銷毀線程的開銷。-優(yōu)點：提高系統(tǒng)性能、減少資源消耗；缺點：可能導(dǎo)致任務(wù)排隊、響應(yīng)延遲。13.分布式緩存數(shù)據(jù)一致性：-使用分布式鎖、版本號機(jī)制或最終一致性方案（如Redis發(fā)布訂閱）。四、編程題答案題目14（示例代碼，Python）：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefsorted_array_to_bst(nums):ifnotnums:returnNonemid=len(nums)//2root=TreeNode(nums[mid])root.left=sorted_array_to_bst(nums[:mid])root.right=sorted_array_to_bst(nums[mid+1:])returnroot題目15（示例代碼，Python）：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.head,self.tail=ListNode(0),ListNode(0)self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headdef_add_node(self,node):node.prev=self.headnode.next=self.head.nextself.head.next.prev=nodeself.head.next=nodedef_remove_node(self,node):prev_node=node.prevnext_node=node.nextprev_node.next=next_nodenext_node.prev=prev_nodedef_move_to_head(self,node):self._remove_node(node)self._add_node(node)def_pop_tail(self):res=self.tail.prevself._remove_node(res)returnresdefget(self,key:int)->int:node=self.cache.get(key,None)ifnotnode:return-1self._move_to_head(node)returnnode.valdefput(self,key:int,value:int)->None:node=self.cache.get(key)ifnotnode:newNode=ListNode(key,value)self.cache[key]=newNodeself._add_node(newNode)iflen(self.cache)>self.capacity:tail=self._pop_tail()delself.cache[tail.key]else:node.val=valueself._move_to_head(node)題目16（示例代碼，Python）：pythondeflength_of_longest_substring(s:str)->int:char_set=set()left=0max_len=0forrightinran