黑龍江大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2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、棧是一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循后進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)程序中使用了棧來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以下關(guān)于棧的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.?？梢杂糜趯?shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時(shí)的參數(shù)傳遞和局部變量存儲(chǔ)B.入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)C.可以使用數(shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.棧的存儲(chǔ)空間大小是固定的，無法動(dòng)態(tài)擴(kuò)展2、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)示波器電路，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的波形、頻率、幅度等參數(shù)，并且具有存儲(chǔ)和回放功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量直流電壓和交流電壓，精度和量程滿足一定要求，提供電路設(shè)計(jì)和誤差分析。4、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)功率控制模塊，能夠根據(jù)信道條件動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，分析功率控制的精度和響應(yīng)速度。5、設(shè)計(jì)一個(gè)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)低功耗集成電路系統(tǒng)，從電路結(jié)構(gòu)、電源管理等方面考慮降低功耗，分析功耗優(yōu)化效果。7、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析。8、設(shè)計(jì)一個(gè)用于雷達(dá)系統(tǒng)的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數(shù)小于5dB，闡述電路結(jié)構(gòu)和器件選擇。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報(bào)警功能。10、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信地面站的天線跟蹤控制系統(tǒng)，確保天線始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。11、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，數(shù)組是一種常見的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。關(guān)于數(shù)組的特點(diǎn)和應(yīng)用，以下描述不正確的是（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的，便于隨機(jī)訪問B.數(shù)組的大小在定義后通常不能改變C.二維數(shù)組在內(nèi)存中是按行優(yōu)先或列優(yōu)先的順序存儲(chǔ)的D.數(shù)組只能用于存儲(chǔ)相同類型的數(shù)據(jù)，不能存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)12、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬集成電路中的反饋放大器，實(shí)現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對(duì)穩(wěn)定性的影響。13、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。14、對(duì)于有向圖，其拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋?，錯(cuò)誤的是（）A.結(jié)果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環(huán)C.若存在環(huán)，則無法進(jìn)行拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果是一個(gè)有序的節(jié)點(diǎn)序列，反映了節(jié)點(diǎn)之間的先后關(guān)系15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個(gè)電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)元素的堆中，如何進(jìn)行堆的合并操作。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在深度優(yōu)先搜索中，如何使用棧來實(shí)現(xiàn)回溯，舉例說明其應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何使用并查集解決動(dòng)態(tài)連通性問題，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線論壇需要管理帖子、回復(fù)、用戶信息和板塊分類等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持帖子的發(fā)布、刪除、查找和排序，回復(fù)的管理，用戶信息的存儲(chǔ)和權(quán)限設(shè)置，以及板塊的分類和管理，并能夠?qū)崿F(xiàn)熱門帖子和最新回復(fù)的展示。2、（本題5分）某公司的文檔管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)各類文檔，包括文檔名稱、作者、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間、文檔內(nèi)容等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來高效地存儲(chǔ)和檢索這些文檔，支持按作者、創(chuàng)建時(shí)間、文檔類型等條件進(jìn)行快速查詢，并能方便地進(jìn)行文檔的添加、刪除和修改操作。3、（本題5分）一個(gè)在線家居設(shè)計(jì)平臺(tái)需要存儲(chǔ)家具模型、用戶設(shè)計(jì)方案和材料清單。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來方便用戶設(shè)計(jì)和修改方案，并生成報(bào)價(jià)單。4、（本題5分）某城市的垃圾分類管理系統(tǒng)需要記錄垃圾投放點(diǎn)信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)垃圾投放點(diǎn)的管理，垃圾類型的分類和統(tǒng)計(jì)，分類情況的監(jiān)督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準(zhǔn)確性。5、（本題5分）某電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號(hào)、商品編號(hào)、瀏覽時(shí)間、購買時(shí)間等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個(gè)性化的商品推薦，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)學(xué)校的運(yùn)動(dòng)