裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共2頁鄭州醫(yī)藥健康職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法（Python）》2024-2025學(xué)年第一學(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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個高速光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率達(dá)到100Gbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵器件選型。2、設(shè)計一個音頻均衡器的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠根據(jù)輸入音頻信號自動調(diào)整均衡參數(shù)，給出系統(tǒng)設(shè)計和算法實現(xiàn)。3、二叉搜索樹在數(shù)據(jù)查找和排序中有廣泛應(yīng)用。假設(shè)我們正在維護(hù)一個二叉搜索樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.插入操作時，通過比較節(jié)點值找到合適的位置插入新節(jié)點，保持二叉搜索樹的性質(zhì)B.查找操作的時間復(fù)雜度在平均情況下為O(logn)，但在最壞情況下可能退化為O(n)C.刪除操作相對復(fù)雜，需要根據(jù)被刪除節(jié)點的子節(jié)點情況進(jìn)行不同的處理D.只要按照一定的順序插入節(jié)點，二叉搜索樹就一定是平衡的，不需要進(jìn)行平衡調(diào)整4、設(shè)計一個音頻均衡器擴展電路，能夠增加均衡器的頻段數(shù)量和調(diào)節(jié)精度，并且具有預(yù)設(shè)模式。5、設(shè)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集溫度數(shù)據(jù)，并通過控制加熱或冷卻裝置將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度達(dá)到±0.5℃。6、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。7、設(shè)計一個基于單片機的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠(yuǎn)程抄表功能。8、在一個有n個頂點的帶權(quán)有向圖中，使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求從源點到其他各頂點的最短路徑，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)9、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能尤為重要。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以顯著提高程序的性能，例如在頻繁插入和刪除的場景中使用鏈表而不是數(shù)組B.調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲方式，如使用壓縮存儲可以減少存儲空間，但可能會增加操作的時間復(fù)雜度C.利用緩存機制可以提高數(shù)據(jù)訪問的速度，但需要考慮緩存的命中率和替換策略D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化只需要關(guān)注時間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度可以忽略不計10、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的實時圖像處理系統(tǒng)，能夠快速處理視頻流中的圖像。11、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12、設(shè)計一個無線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號，用于系統(tǒng)性能測試。13、考慮一個在線購物車系統(tǒng)，需要存儲用戶添加的商品信息，包括商品ID、數(shù)量和價格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹，根據(jù)商品ID存儲B.鏈表，動態(tài)管理商品信息C.數(shù)組，順序存儲購物車內(nèi)容D.哈希表，快速定位商品14、設(shè)一棵完全二叉樹共有700個節(jié)點，則在該二叉樹中有多少個葉子節(jié)點？（）A.350B.349C.351D.無法確定15、設(shè)計一個基于FPGA的高速并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠快速處理大量的數(shù)據(jù)，闡述硬件架構(gòu)和并行處理算法。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）對于一個具有n個頂點的無向連通圖，使用普里姆（Prim）算法構(gòu)造最小生成樹的基本步驟是什么？2、（本題5分）論述如何使用分治法解決尋找數(shù)組中的眾數(shù)問題。3、（本題5分）論述在并查集的擴展應(yīng)用中，如何解決動態(tài)集合的合并和查詢問題。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線購物車系統(tǒng)需要對用戶添加的商品進(jìn)行管理。商品信息包括商品ID、名稱、價格、數(shù)量等。購物車以棧和隊列的組合形式實現(xiàn)。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）添加商品到購物車；（2）從購物車中刪除指定商品；（3）按照價格從高到低輸出購物車中的商品；（4）計算購物車中商品的總價。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某城市的公共交通卡管理系統(tǒng)需要記錄用戶的卡信息和消費記錄，卡信息包括卡號、用戶姓名、余額等，消費記錄包括卡號、消費時間、消費金額、消費地點。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)卡的充值、消費查詢、余額提醒，并統(tǒng)計不同地點的消費情況。3、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。4、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要對玩家的得分進(jìn)行實時更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）玩家得分增加或減少時更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）刪除某個玩家的得分記錄；（4）計算排名的平均得分。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息和參與用戶信息，活動信息包括活動ID、活動名稱、活動規(guī)則、開始時間、結(jié)束時間，參與用戶信息包括用戶ID、活動ID、參與時間。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動詳情、統(tǒng)計參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動，并在活動結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)清理。四、設(shè)計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個醫(yī)院的病房消毒