AP CSA — Unit 4: Data Collections

Draft v2 — 15 AP-style MCQs at exam level (3 MED + 12 HARD); array/ArrayList/2D/search/sort/recursion trace heavy with realistic distractors. HARDs upgraded: array aliasing + ==, 2D anti-diagonal sum, in-place transpose, ArrayList aliasing, exponential-branching recursion, array rebind-vs-mutate. Assumes top-score target. No calculator. Java Quick Reference assumed available.v2 草稿 —— 15 道 AP 风格选择题（MC），考试难度（3 道 MED + 12 道 HARD）；偏重数组/ArrayList/二维/查找/排序/递归追踪，干扰项贴近真题。HARD 题目升级方向：数组别名（aliasing）+ ==、二维反对角线（anti-diagonal）求和、原地转置（in-place transpose）、ArrayList 别名、指数级分支（exponential branching）递归、数组"重新绑定 vs 原地修改"。面向冲击 5 分的考生。不允许使用计算器。假定考生可使用 Java Quick Reference。

Multiple Choice选择题（Multiple Choice）

Choose the best of the four options. Assume all referenced classes and methods are imported / available unless otherwise stated. "Consider the following code segment" implies the code compiles and runs without exception unless the question states otherwise.从四个选项中选择最合适的一个。除非另有说明，假定所有引用的类（class）与方法（method）均已导入且可用。"Consider the following code segment"（"考虑以下代码段"）默认代码可以正常编译并运行（不抛出异常），除非题目另有说明。

Q1MEDIUM AP MC 4.3 / 4.8 length vs size [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[] arr = {1, 2, 3, 4};
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(10);
list.add(20);
list.add(30);
System.out.println(arr.length + " " + list.size());

What is printed?输出是什么？（注意：数组用 length（字段），ArrayList 用 size()（方法调用）。）

(A) 4 3
(B) 3 3
(C) 4 4
(D) A compile-time error: arrays do not have a length field.编译错误：数组没有 length 字段。

Q2MEDIUM AP MC 4.3 Out-of-Bounds [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[] vals = {10, 20, 30};
System.out.println(vals[3]);

What is the result of executing the code segment?运行此代码段的结果是什么？（提示：数组有效索引为 0 到 length - 1。）

(A) 0 is printed (the default value).打印 0（默认值）。
(B) 30 is printed (the last element).打印 30（最后一个元素）。
(C) An ArrayIndexOutOfBoundsException is thrown.抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界 out-of-bounds）。
(D) A compile-time error occurs.出现编译错误。

Q3MEDIUM AP MC 4.4 Enhanced for-loop [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[] vals = {1, 2, 3, 4};
for (int v : vals) {
  v *= 10;
}
System.out.println(vals[0] + " " + vals[3]);

What is printed?输出是什么？（提示：增强 for 循环 enhanced for-loop 中的循环变量 v 是元素的副本，修改 v 不会影响原数组。）

(A) 10 40
(B) 1 4
(C) 1 40
(D) A compile-time error: cannot reassign the loop variable.编译错误：不能给循环变量重新赋值。

Q4HARD AP MC 4.4 Array aliasing + == on references [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[] a = {1, 2, 3};
int[] b = a;
b[1] = 99;
int[] c = {1, 99, 3};
System.out.println(a[1] + " " + (a == b) + " " + (a == c));

What is printed?输出是什么？（注意：b = a; 让 a 与 b 成为别名 aliasing；== 比较引用地址，而不是数组内容。）

(A) 1 true false
(B) 99 false false
(C) 99 true true
(D) 99 true false

Q5HARD AP MC 4.9 ArrayList Remove + Shift [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(20); list.add(20); list.add(30); list.add(40);
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
  if (list.get(i) % 20 == 0) {
    list.remove(i);
  }
}
System.out.println(list);

What is printed?输出是什么？（经典陷阱：在向前遍历时 list.remove(i) 会让后续元素左移一位，导致跳过元素。）

(A) [30]
(B) [20, 30]
(C) []
(D) [20, 20, 30]

Q6HARD AP MC 4.12 2D anti-diagonal sum [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[][] g = { {1, 2, 3},
              {4, 5, 6},
              {7, 8, 9} };
int sum = 0;
for (int r = 0; r < g.length; r++) {
  for (int c = 0; c < g[r].length; c++) {
    if (r + c == 2) sum += g[r][c];
  }
}
System.out.println(sum);

What is printed?输出是什么？（条件 r + c == 2 选出反对角线 anti-diagonal 上的元素。）

(A) 9
(B) 12
(C) 15
(D) 18

Q7HARD AP MC 4.12 In-place 2D transpose [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

public static void transpose(int[][] m) {
  for (int r = 0; r < m.length; r++) {
    for (int c = r + 1; c < m[r].length; c++) {
      int tmp = m[r][c];
      m[r][c] = m[c][r];
      m[c][r] = tmp;
    }
  }
}

// in main:
int[][] g = { {1, 2, 3},
              {4, 5, 6},
              {7, 8, 9} };
transpose(g);
System.out.println(g[0][2] + " " + g[2][0] + " " + g[1][1]);

What is printed?输出是什么？（注意内层循环从 c = r + 1 开始，避免双重交换——这是原地转置 in-place transpose 的关键。）

(A) 3 7 5
(B) 7 3 5
(C) 3 3 5
(D) 6 8 5

Q8HARD AP MC 4.8 ArrayList aliasing through set + add [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

ArrayList<Integer> a = new ArrayList<>();
a.add(1); a.add(2); a.add(3);
ArrayList<Integer> b = a;
b.set(0, 99);
b.add(4);
System.out.println(a.size() + " " + a.get(0) + " " + a.get(3));

What is printed?输出是什么？（b = a; 之后两者是别名；通过 b 的 set 与 add 都会影响同一个底层列表。）

(A) 3 1 ?
(B) 3 99 4
(C) 4 1 4
(D) 4 99 4

Q9HARD AP MC 4.14 Linear "Find" — No Break [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

int[] arr = {3, 7, 5, 7, 9, 7};
int idx = -1;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  if (arr[i] == 7) {
    idx = i;
  }
}
System.out.println(idx);

What is printed?输出是什么？（提示：循环没有 break，会一直更新到最后一个匹配位置——线性"查找"的"最后一次出现 last occurrence"模式。）

(A) -1
(B) 1
(C) 3
(D) 5

Q10HARD AP MC 4.15 Selection Sort — 2 Passes [1]

A selection sort (ascending) is applied to the array {5, 3, 8, 1, 9, 2}. What is the state of the array after the second complete pass of the outer loop (i.e., after the two smallest elements are placed at indices 0 and 1)?对数组 {5, 3, 8, 1, 9, 2} 进行选择排序（selection sort，升序）。完成外层循环的前两轮后（即最小的两个元素被放到下标 0 和 1 处之后），数组的状态是什么？

(A) {1, 2, 3, 5, 8, 9}
(B) {1, 2, 8, 5, 9, 3}
(C) {1, 3, 8, 5, 9, 2}
(D) {3, 5, 8, 1, 9, 2}

Q11HARD AP MC 4.15 Insertion Sort — 2 Passes [1]

An insertion sort (ascending) is applied to the array {5, 2, 8, 1, 9, 3}. What is the state of the array after the second complete pass of the outer loop (i.e., after the elements at indices 1 and 2 have each been inserted into the sorted prefix)?对数组 {5, 2, 8, 1, 9, 3} 进行插入排序（insertion sort，升序）。完成外层循环的前两轮后（即下标 1 和 2 处的元素分别被插入到已排序的前缀里之后），数组的状态是什么？

(A) {2, 5, 8, 1, 9, 3}
(B) {1, 2, 5, 8, 9, 3}
(C) {2, 5, 8, 9, 1, 3}
(D) {5, 2, 8, 1, 9, 3}

Q12HARD AP MC 4.17 Binary Search Trace [1]

A binary search is performed on the sorted array {2, 5, 7, 12, 18, 23, 31, 42, 56} searching for the value 19. Which element of the array is examined last before the search terminates? (Use mid = (lo + hi) / 2 with integer division.)对已排序数组 {2, 5, 7, 12, 18, 23, 31, 42, 56} 进行二分查找（binary search），目标值为 19。在查找终止之前，数组中最后被检查的元素是哪一个？（使用 mid = (lo + hi) / 2 整数除法。）

(A) 18
(B) 23
(C) 31
(D) 56

Q13HARD AP MC 4.16 Recursion — exponential branching [1]

Consider the following method.考虑以下方法。

public static String mystery(int n) {
  if (n == 0) return "X";
  return mystery(n - 1) + mystery(n - 1);
}

What is the value of mystery(4).length()?mystery(4).length() 的值是多少？（提示：每次递归调用两次 mystery(n - 1)——指数级分支 exponential branching，结果长度为 2^n。）

(A) 4
(B) 8
(C) 16
(D) 32

Q14HARD AP MC 4.16 Recursion — Halving [1]

Consider the following method.考虑以下方法。

public static int g(int n) {
  if (n < 2) return 0;
  return 1 + g(n / 2);
}

What is the value of g(17)?g(17) 的值是多少？（提示：每次递归 n 整除以 2，本质是 ⌊log₂ n⌋ 的计数。）

(A) 3
(B) 4
(C) 5
(D) 17

Q15HARD AP MC 4.4 Array — rebind vs mutate in method [1]

Consider the following code segment.考虑以下代码段。

public static void modify(int[] a) {
  a[0] = 99;
  a = new int[]{100, 200, 300};
  a[0] = 999;
}

// in main:
int[] vals = {1, 2, 3, 4, 5};
modify(vals);
System.out.println(vals[0] + " " + vals[2] + " " + vals.length);

What is printed?输出是什么？（关键：a[0] = 99 是通过引用就地修改 mutate，能被调用方看到；a = new int[]{...} 只是重新绑定 rebind 本地引用，对原数组无影响。）

(A) 1 3 5
(B) 99 3 5
(C) 999 300 3
(D) 100 300 3

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Multiple Choice选择题（`Multiple Choice`）

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Multiple Choice选择题（Multiple Choice）

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