裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁聊城大學(xué)東昌學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（Python）》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時間和鬧鐘功能。2、考慮哈希沖突的解決方法，開放定址法和鏈地址法是常見的策略。假設(shè)一個哈希表的負(fù)載較高，容易發(fā)生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現(xiàn)更好（）A.開放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無法確定3、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字通信收發(fā)系統(tǒng)，支持常見的通信協(xié)議，如UART、SPI等。4、設(shè)計一個用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。5、設(shè)計一個用于衛(wèi)星通信的低噪聲放大器（LNA），工作頻率在Ku波段，噪聲系數(shù)小于1dB，增益大于20dB，闡述電路設(shè)計和器件選型。6、字符串在計算機(jī)程序中經(jīng)常被處理。假設(shè)我們正在對兩個字符串進(jìn)行操作。以下關(guān)于字符串的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字符串的存儲方式可以是字符數(shù)組或字符指針B.字符串的比較可以通過逐個字符比較來實(shí)現(xiàn)C.字符串的常見操作包括查找、替換、拼接等，它們的時間復(fù)雜度通常與字符串的長度成正比D.所有的字符串操作算法的時間復(fù)雜度都是最優(yōu)的，無法進(jìn)一步優(yōu)化7、想象一個需要對大量文本進(jìn)行詞頻統(tǒng)計的任務(wù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以高效地存儲和查詢詞頻信息？（）A.二叉樹，構(gòu)建和查詢效率一般B.哈希表，能夠快速插入和查找詞頻C.鏈表，插入和查找操作效率低D.數(shù)組，不便于動態(tài)添加和查找不同的詞8、設(shè)計一個基于STM32的無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，采用FOC控制算法，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速和位置控制，給出系統(tǒng)組成和軟件流程。9、假設(shè)在一個基因序列分析程序中，需要快速比較兩個基因序列的相似性，并找出最長的公共子序列。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以被應(yīng)用？（）A.動態(tài)規(guī)劃結(jié)合二維數(shù)組B.貪心算法結(jié)合鏈表C.回溯算法結(jié)合棧D.分治算法結(jié)合樹10、在一個編譯器的符號表實(shí)現(xiàn)中，需要存儲變量名、類型、作用域等信息，并能夠快速查找、插入和刪除符號。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.紅黑樹，平衡的搜索結(jié)構(gòu)B.鏈表，動態(tài)操作方便C.棧，后進(jìn)先出管理符號D.隊(duì)列，先進(jìn)先出處理符號11、設(shè)計一個簡單的圖像采集系統(tǒng)，使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，并通過接口傳輸?shù)接嬎銠C(jī)進(jìn)行處理和顯示，包括硬件接口設(shè)計和驅(qū)動程序編寫。12、哈希表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字映射到了相同的存儲位置D.哈希表不需要處理哈希沖突13、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，常常需要進(jìn)行空間復(fù)雜度的分析。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復(fù)雜度是指算法在運(yùn)行過程中所占用的存儲空間的量度，包括輸入數(shù)據(jù)占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復(fù)雜度通常為O(1)，因?yàn)樗恍枰~外的存儲空間來存儲排序過程中的數(shù)據(jù)C.鏈表的空間復(fù)雜度主要取決于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，而不考慮指針?biāo)加玫目臻gD.空間復(fù)雜度的分析只考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身所占用的空間，不考慮操作系統(tǒng)和編譯器等因素的影響14、設(shè)計一個基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩個設(shè)備之間的穩(wěn)定數(shù)據(jù)通信，考慮傳輸距離和數(shù)據(jù)速率。15、運(yùn)用集成電路知識，設(shè)計一款用于智能門鎖的指紋識別芯片，具備快速準(zhǔn)確的識別能力和高安全性。16、設(shè)計一個智能溫度傳感器，能夠?qū)崟r測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩耍邆涞凸暮透呔鹊奶攸c(diǎn)。17、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。18、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用一個哈希表存儲數(shù)據(jù)。以下關(guān)于哈希表的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.哈希函數(shù)用于將關(guān)鍵字映射到哈希表中的位置，理想情況下不同的關(guān)鍵字應(yīng)映射到不同的位置B.處理哈希沖突的常見方法有開放地址法和鏈地址法C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受哈希函數(shù)的選擇和表的裝填因子的影響19、考慮哈希表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通過哈希函數(shù)將鍵映射到存儲位置。假設(shè)需要快速查找和插入大量的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)的分布比較均勻。以下關(guān)于哈希表的負(fù)載因子，哪個說法是正確的（）A.負(fù)載因子越大，哈希表的性能越好B.負(fù)載因子越小，哈希表的性能越好C.負(fù)載因子對哈希表的性能沒有影響D.負(fù)載因子應(yīng)根據(jù)具體情況選擇一個合適的值20、假設(shè)在一個算法競賽中，需要在有限的時間內(nèi)解決一個涉及大量數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜邏輯的問題。在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，以下哪個因素通常是最關(guān)鍵的考慮因素？（）A.空間復(fù)雜度B.時間復(fù)雜度C.代碼實(shí)現(xiàn)的難度D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用性21、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個電動汽車電池管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)測和充放電控制。22、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對音頻信號的低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波參數(shù)可調(diào)節(jié)。23、設(shè)計一個數(shù)字電壓表擴(kuò)展電路，能夠增加電壓表的測量范圍和精度，并且具有自動量程切換功能。24、考慮到一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的索引結(jié)構(gòu)，為了能夠快速地進(jìn)行范圍查詢和隨機(jī)訪問，同時保持較好的空間利用率和插入、刪除性能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被采用？（）A.B+樹B.紅黑樹C.AVL樹D.字典樹25、設(shè)計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的縮放、旋轉(zhuǎn)和色彩調(diào)整等功能。26、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常重要。以下場景中，不適合使用鏈表的是（）A.需要頻繁在表頭或表尾進(jìn)行插入和刪除操作B.對數(shù)據(jù)的隨機(jī)訪問要求較高C.數(shù)據(jù)量不確定，需要動態(tài)分配內(nèi)存D.存儲空間有限，需要節(jié)省內(nèi)存27、在一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要不斷地接收新的數(shù)據(jù)，并在固定的時間間隔內(nèi)計算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計信息。為了高效地完成這些計算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.雙端隊(duì)列，存儲最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊(duì)列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉(zhuǎn)存儲D.有序數(shù)組，便于進(jìn)行統(tǒng)計計算28、設(shè)計一個通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)模塊的測試方案，包括測試信號的生成、設(shè)備的連接和測試結(jié)果的分析。29、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和改進(jìn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進(jìn)的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來，解決哈希沖突時采用鏈表存儲沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進(jìn)行優(yōu)化時，可以使用鄰接多重表來代替鄰接表，以減少存儲空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進(jìn)是沒有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實(shí)用性30、設(shè)計一個基于Wi-Fi的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使用攝像頭采集圖像，并通過網(wǎng)絡(luò)將圖像傳輸?shù)竭h(yuǎn)程客戶端進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)選課過程的高效管理。2、（本題5分）一個在線招聘系統(tǒng)需要管理職位信息，包括職位編號、職位名稱、工作地點(diǎn)、薪資范圍、招聘人數(shù)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對職位進(jìn)行排序、新增職位、修改職位信息、關(guān)閉招聘職位。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、途經(jīng)站點(diǎn)、發(fā)車時間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長度對路線進(jìn)行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時間等功能。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)描述算法設(shè)計和代碼實(shí)現(xiàn)，同時分析其時間和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某醫(yī)院的信息系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結(jié)果、治療方案、用藥記錄等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠方便地按照患者編號、疾病類型或治療時間進(jìn)行查詢和統(tǒng)計，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。5、（本題5分）某在線招聘平臺的簡歷篩選系統(tǒng)需要根據(jù)職位要求對求職者的簡歷進(jìn)行篩選和匹配。簡歷包括求職者ID、個人信息、教育背景、工作經(jīng)歷、技能證書，職位要求包括職位ID、所需技能、工作經(jīng)驗(yàn)、學(xué)歷要求。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲簡歷和職位要求數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的篩選和匹配，并向招聘者推薦合適的簡歷。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述冒泡排序算法的基本思想和優(yōu)化策略，分析其在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)。2、（本題5分）論述伸展樹在刪除元素后的調(diào)整機(jī)制和性能影響。3、（本題5分）解釋圖的連通性問題的其他變體，如強(qiáng)連通分量的數(shù)量、弱連通分量的合并等問題及解決方法。4、（本題5