學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、字符串在計(jì)算機(jī)程序中經(jīng)常被處理，也有相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。以下關(guān)于字符串的描述，錯誤的是：（）A.字符串可以用字符數(shù)組或指針來表示，常見的操作包括字符串的連接、比較、查找等B.樸素的字符串匹配算法時間復(fù)雜度較高，KMP算法通過利用已匹配的部分信息提高了匹配效率C.字符串的存儲方式會影響其操作的效率，例如使用動態(tài)分配內(nèi)存的方式可以更靈活地處理長度變化的字符串D.字符串的操作都是簡單的基本運(yùn)算，其時間復(fù)雜度都為O(1)，與字符串的長度無關(guān)2、樹狀數(shù)組是一種用于高效計(jì)算前綴和的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用樹狀數(shù)組進(jìn)行計(jì)算。以下關(guān)于樹狀數(shù)組的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.樹狀數(shù)組通過二進(jìn)制的位運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)快速的更新和查詢操作B.對于一個大規(guī)模數(shù)組，樹狀數(shù)組的空間復(fù)雜度比直接計(jì)算前綴和的方法低C.樹狀數(shù)組可以用于解決動態(tài)的區(qū)間更新和查詢問題D.樹狀數(shù)組的查詢和更新操作的時間復(fù)雜度都為O(n)3、設(shè)計(jì)一個基于運(yùn)算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗高、輸出功率大、失真小，給出具體的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算過程，并分析其性能。4、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包過濾系統(tǒng)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址、協(xié)議類型等信息進(jìn)行快速的過濾和處理。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合最適合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的高效過濾？（）A.決策樹和分類算法B.位圖和位運(yùn)算C.圖和最短路徑算法D.數(shù)組和遍歷算法5、設(shè)計(jì)一個基于SiC器件的高效功率轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為48V，輸出電壓為12V/10A，給出電路拓?fù)浜托阅軆?yōu)勢。6、選擇排序是另一種常見的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的說法中，不正確的是（）A.選擇排序每次從待排序序列中選擇最小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.選擇排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.選擇排序的空間復(fù)雜度為O(1)D.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法7、假設(shè)正在構(gòu)建一個基因序列分析工具，需要存儲大量的基因序列數(shù)據(jù)，并能夠快速地比較不同基因序列的相似性和差異性。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有助于提高分析效率的？（）A.后綴樹，用于高效的字符串匹配和比較B.前綴樹，快速查找基因序列的前綴C.二叉平衡樹，保持基因序列的有序存儲D.哈希圖，快速定位特定的基因序列8、設(shè)計(jì)一個數(shù)字信號處理器（DSP）視頻處理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的壓縮、解碼等處理功能。9、基于通信中的多天線技術(shù)設(shè)計(jì)一個MIMO通信系統(tǒng)，提高通信容量和可靠性。10、設(shè)計(jì)一個基于Zigbee和GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。11、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，滿足多臺計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸和資源共享需求。12、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)JPEG壓縮算法，給出硬件設(shè)計(jì)和資源占用情況。13、設(shè)計(jì)一個帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。14、對于一個需要頻繁進(jìn)行插入、刪除和查找操作的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)數(shù)據(jù)的規(guī)模較大且分布較為隨機(jī)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數(shù)組C.哈希表D.棧15、設(shè)計(jì)一個基于編碼器和驅(qū)動器的機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的精確運(yùn)動控制。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在具有n個頂點(diǎn)和e條邊的有向圖中，如何計(jì)算每個頂點(diǎn)的入度和出度，并給出具體的實(shí)現(xiàn)方法。2、（本題5分）解釋什么是紅黑樹，并說明其與普通二叉搜索樹的區(qū)別和優(yōu)勢。3、（本題5分）詳細(xì)闡述基數(shù)排序算法的基本思想和適用場景，并說明其時間復(fù)雜度。4、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如逆波蘭表達(dá)式求值、表達(dá)式樹構(gòu)建等，并說明其原理。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個學(xué)校的學(xué)生成績管理系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的成績信息，包括學(xué)生學(xué)號、姓名、課程名稱、成績等。系統(tǒng)要支持快速查找特定學(xué)生的某門課程成績、按照成績對學(xué)生進(jìn)行排名、新增學(xué)生成績記錄、刪除學(xué)生成績記錄以及修改成績。請選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法和代碼，以及性能的考量。2、（本題5分）一個在線點(diǎn)餐外賣系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。3、（本題5分）在一個在線寵物管理系統(tǒng)中，需要管理寵物信息、主人信息、寵物健康記錄和疫苗接種情況等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)寵物和主人信息的錄入和修改，寵物健康記錄的跟蹤，疫苗接種的提醒和記錄，并能夠提供寵物健康和養(yǎng)護(hù)的建議。4、（本題5分）一個在線健身課程平臺需要管理課程視頻、學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度、打卡記錄和教練評價。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化用戶體驗(yàn)和課程管理。5、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時長等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時長等條件進(jìn)行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時的排名調(diào)整。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B+樹的插入、刪除和查找操作，分析其在數(shù)據(jù)庫索引中的優(yōu)勢。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個程序，