學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共2頁(yè)浙江藝術(shù)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)需要對(duì)大量整數(shù)進(jìn)行排序的場(chǎng)景中，如果內(nèi)存空間有限，不能一次性容納所有數(shù)據(jù)，以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，簡(jiǎn)單但效率低，不適合大數(shù)據(jù)量B.快速排序，通常在內(nèi)存中進(jìn)行，不適合內(nèi)存受限情況C.歸并排序，可以采用外部排序的方式處理大數(shù)據(jù)量D.插入排序，適用于少量數(shù)據(jù)，不適合大規(guī)模數(shù)據(jù)2、隊(duì)列常用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。在廣度優(yōu)先搜索過程中，以下關(guān)于隊(duì)列的操作，錯(cuò)誤的是（）A.初始時(shí)將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)B.取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，并將其相鄰未訪問節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.隊(duì)列為空時(shí)，搜索結(jié)束D.節(jié)點(diǎn)入隊(duì)和出隊(duì)的順序不影響搜索結(jié)果3、設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻設(shè)備的電源凈化器，減少電源噪聲對(duì)音質(zhì)的影響，給出電路結(jié)構(gòu)和濾波效果分析。4、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無線射頻識(shí)別（RFID）讀寫器，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀取和寫入操作。5、在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過選擇合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來提高性能B.可以通過改進(jìn)算法來降低操作的時(shí)間復(fù)雜度C.優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定會(huì)增加代碼的復(fù)雜性D.優(yōu)化需要綜合考慮性能、可讀性和可維護(hù)性6、在哈希表的性能優(yōu)化中，處理哈希沖突是關(guān)鍵。以下關(guān)于哈希沖突處理方法的比較，錯(cuò)誤的是（）A.開放地址法在裝填因子較小時(shí)性能較好B.鏈地址法在處理沖突時(shí)不需要探查空閑位置C.開放地址法的空間利用率通常高于鏈地址法D.鏈地址法在刪除元素時(shí)比開放地址法更復(fù)雜7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制、刀具補(bǔ)償和故障報(bào)警功能。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低功耗遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。9、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶權(quán)無向圖，使用Prim算法生成最小生成樹，其時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的均衡器，能夠自適應(yīng)地補(bǔ)償信道失真，測(cè)試均衡效果和收斂速度。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和數(shù)據(jù)管理。12、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關(guān)于歸并排序的敘述，錯(cuò)誤的是：（）A.歸并排序?qū)⒋判蛐蛄蟹殖扇舾蓚€(gè)子序列，然后將子序列合并成有序序列B.歸并排序在最壞、平均和最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度均為O(nlogn)C.歸并排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.歸并排序的空間復(fù)雜度較高13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的立體車庫(kù)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的存取、車位的分配和安全監(jiān)控功能。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電能消耗，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程通信等功能。15、設(shè)計(jì)一個(gè)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(hào)頻率范圍為0-2kHz。16、當(dāng)處理一個(gè)具有層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，例如文件系統(tǒng)中的目錄和文件，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠清晰地表示這種關(guān)系并方便地進(jìn)行遍歷？（）A.棧B.隊(duì)列C.樹D.鏈表17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠提高圖像的對(duì)比度和亮度，說明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。19、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，能夠測(cè)量目標(biāo)物體的距離，并顯示測(cè)量結(jié)果，分析其測(cè)量精度和誤差來源。20、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能電子秤系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量物體重量，并具有去皮、計(jì)價(jià)等功能。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何使用廣度優(yōu)先搜索算法求解迷宮問題，給出算法思路和代碼框架，并分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）論述在動(dòng)態(tài)規(guī)劃的求解過程中，如何通過備忘錄方法避免重復(fù)計(jì)算。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何處理有向圖中的重邊和自環(huán)。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)雙向鏈表中實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的快速插入和刪除操作。5、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導(dǎo)致失衡后，如何進(jìn)行單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)調(diào)整。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用遞歸思想實(shí)現(xiàn)對(duì)給定二叉樹的鏡像反轉(zhuǎn)操作，輸出反轉(zhuǎn)后的二叉樹。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用左偏樹解決資源分配中的優(yōu)先問題。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆排序算法對(duì)一個(gè)有向圖的入度進(jìn)行排序。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接矩陣表示一個(gè)有向圖，計(jì)算圖中頂點(diǎn)的支配集。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)二叉搜索樹的平衡檢查功能，判斷輸入的二叉搜索樹是否平衡。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某在線考試系統(tǒng)的自動(dòng)判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案。題目信息包括題目ID、題目?jī)?nèi)容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)答案包括題目ID、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判卷，能夠快速對(duì)比考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案、計(jì)算考生得分，并統(tǒng)計(jì)題目得分率。2、（本題10分）一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個(gè)字段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并輸出；（4）查找某個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題10分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要對(duì)員工的績(jī)效評(píng)估和培訓(xùn)記錄進(jìn)行管理。員工信息包