銅陵學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)銅陵學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合實(shí)踐》

2023-2024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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、假設(shè)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)文件壓縮軟件，需要對(duì)文件中的重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和壓縮。為了有效地查找和處理重復(fù)的數(shù)據(jù)段，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最關(guān)鍵的？（）A.并查集，用于合并重復(fù)的數(shù)據(jù)段B.線段樹(shù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)段的出現(xiàn)頻率C.字典，存儲(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的數(shù)據(jù)段D.拓?fù)渑判?，確定數(shù)據(jù)段的處理順序2、設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)和器件選型。3、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)先出的原則。在實(shí)際應(yīng)用中，隊(duì)列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據(jù)的管理D.以上都是4、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的無(wú)線定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物和搬運(yùn)設(shè)備的精確定位。5、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)等負(fù)載。6、設(shè)計(jì)一個(gè)鋰電池充電管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流恒壓充電，具有過(guò)溫、過(guò)流保護(hù)功能，描述電路原理和芯片選型。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于集成電路的溫度傳感器電路，能夠精確測(cè)量環(huán)境溫度，并將溫度值以數(shù)字形式輸出。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRa技術(shù)的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件協(xié)議。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無(wú)線鍵盤(pán)，能夠與計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)按鍵輸入功能。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的比較器陣列電路，能夠同時(shí)比較多個(gè)輸入信號(hào)的大小。11、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲類放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于10W，給出電路設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi的智能家居網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同智能家居設(shè)備之間的互聯(lián)互通和集中控制。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯電路的簡(jiǎn)易密碼鎖系統(tǒng)，要求輸入正確密碼才能開(kāi)鎖，密碼可由用戶自行設(shè)定，同時(shí)具備錯(cuò)誤輸入次數(shù)限制及報(bào)警功能。14、冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法。假設(shè)我們正在使用冒泡排序?qū)?shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于冒泡排序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.冒泡排序通過(guò)反復(fù)比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“浮”到數(shù)組的末尾B.冒泡排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但在最好情況下可以達(dá)到O(n)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，相同元素的相對(duì)順序在排序后不會(huì)改變D.冒泡排序的性能優(yōu)于其他所有排序算法，適用于各種規(guī)模的數(shù)據(jù)排序15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作也是常見(jiàn)的操作之一。順序查找適用于無(wú)序數(shù)組，其平均時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)17、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲(chǔ)經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。為了有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊(duì)列結(jié)合樹(shù)D.堆結(jié)合鏈表18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。19、樹(shù)是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。在二叉樹(shù)中，以下關(guān)于遍歷方式的描述中，不正確的是（）A.前序遍歷是先訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹(shù)，最后遍歷右子樹(shù)B.中序遍歷是先遍歷左子樹(shù)，然后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)，最后遍歷右子樹(shù)C.后序遍歷是先遍歷左子樹(shù)，然后遍歷右子樹(shù)，最后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)D.無(wú)論采用哪種遍歷方式，得到的結(jié)果都是唯一的20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻功率放大器芯片的音響系統(tǒng)，輸出功率不小于50W，具備高低音調(diào)節(jié)功能。21、設(shè)計(jì)一個(gè)具有USB接口的數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取，包括硬件接口設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)管理軟件。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當(dāng)達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。23、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式中，除了順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，還有其他方式。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.索引存儲(chǔ)通過(guò)建立索引表來(lái)加快數(shù)據(jù)的查找和訪問(wèn)速度，適用于數(shù)據(jù)量大且查找頻繁的情況B.散列存儲(chǔ)利用哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到存儲(chǔ)位置，具有快速查找的特點(diǎn)，但可能會(huì)出現(xiàn)沖突C.順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)是最基本的存儲(chǔ)方式，其他存儲(chǔ)方式都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的D.不同的存儲(chǔ)方式適用于不同的場(chǎng)景，沒(méi)有一種存儲(chǔ)方式可以適用于所有情況24、在一個(gè)m行n列的二維數(shù)組中，按行優(yōu)先存儲(chǔ)時(shí)，元素a[i][j]的存儲(chǔ)地址與a[0][0]的存儲(chǔ)地址之間相差的元素個(gè)數(shù)為？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i25、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信中均衡器訓(xùn)練和跟蹤模式的切換策略，分析對(duì)系統(tǒng)性能的影響。26、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持快速的插入、刪除和查找操作，并且能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)。以下哪種實(shí)現(xiàn)方式可能是最優(yōu)的？（）A.基于鏈表的實(shí)現(xiàn)B.基于數(shù)組的實(shí)現(xiàn)C.基于哈希表的實(shí)現(xiàn)D.基于樹(shù)的實(shí)現(xiàn)27、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，利用緩存局部性原理可以提高性能。以下關(guān)于緩存局部性原理的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.時(shí)間局部性指的是最近被訪問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)在不久的將來(lái)很可能再次被訪問(wèn)B.空間局部性指的是相鄰的數(shù)據(jù)很可能在短時(shí)間內(nèi)被一起訪問(wèn)C.利用緩存局部性原理可以通過(guò)合理的數(shù)據(jù)布局和訪問(wèn)順序來(lái)提高緩存命中率D.緩存局部性原理只適用于硬件層面的優(yōu)化，對(duì)軟件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有影響28、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求進(jìn)行決策。假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.如果需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作，且對(duì)查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數(shù)據(jù)量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹(shù)是一個(gè)較好的選擇C.對(duì)于需要支持范圍查詢的數(shù)據(jù)，B+樹(shù)通常比二叉搜索樹(shù)更合適D.無(wú)論什么情況，選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)只考慮操作的時(shí)間復(fù)雜度，不需要考慮空間復(fù)雜度29、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)大功率負(fù)載，給出電路參數(shù)和可靠性分析。30、設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼鎖電路，要求具有密碼設(shè)置、密碼輸入、密碼驗(yàn)證和開(kāi)鎖功能，密碼長(zhǎng)度為6位數(shù)字。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線購(gòu)物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號(hào)、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價(jià)、總價(jià)等。系統(tǒng)要能夠快速計(jì)算購(gòu)物車總價(jià)、按照商品單價(jià)對(duì)商品進(jìn)行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。2、（本題5分）一個(gè)在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱、游戲等級(jí)、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對(duì)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(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）一個(gè)在線游戲需要對(duì)玩家的游戲數(shù)據(jù)（如得分、等級(jí)、游戲時(shí)間等）進(jìn)行實(shí)時(shí)排序和更新。考慮使用平衡二叉排序樹(shù)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一個(gè)新玩家的數(shù)據(jù)；（2）刪除一個(gè)指定玩家的數(shù)據(jù)；（3）根據(jù)得分對(duì)玩家進(jìn)行降序排序；（4）更新某個(gè)玩家的游戲時(shí)間。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）在一個(gè)圖書(shū)館的文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)中，需要記錄文獻(xiàn)信息、分類目錄和檢索歷史。文獻(xiàn)信息包括文獻(xiàn)ID、文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關(guān)鍵詞、檢索時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據(jù)檢索歷史推薦相關(guān)文獻(xiàn)。5、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要對(duì)公交線路和站點(diǎn)進(jìn)行管理。線路和站點(diǎn)信息以有向無(wú)環(huán)圖的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找從起點(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過(guò)最少站點(diǎn)的公交線路；（2）判斷兩條公交線路是否存在交叉站點(diǎn)；（3）新增一條公交線路時(shí)，如何更新整個(gè)公交網(wǎng)絡(luò)；（4）計(jì)算每個(gè)站點(diǎn)的客流量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述伸展樹(shù)在處理海量數(shù)據(jù)時(shí)的局限性和改進(jìn)方向。2、（本題5分）解釋如何對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行快速選擇操作（如選擇第k大的元素），給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其平均時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）說(shuō)明二叉樹(shù)