昆明理工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Ⅰ）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁昆明理工大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Ⅰ）》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1分，共15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、基于通信加密技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性和保密性。2、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。3、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信中的認(rèn)知無線電頻譜感知和接入方案，分析頻譜利用效率。4、運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻均衡器，用戶可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整不同頻段的音量。5、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字圖像加密和解密系統(tǒng)，采用加密算法保證圖像安全，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加密效果評(píng)估。6、想象一個(gè)需要對(duì)大量文本進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)的任務(wù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以高效地存儲(chǔ)和查詢?cè)~頻信息？（）A.二叉樹，構(gòu)建和查詢效率一般B.哈希表，能夠快速插入和查找詞頻C.鏈表，插入和查找操作效率低D.數(shù)組，不便于動(dòng)態(tài)添加和查找不同的詞7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光控制、溫度監(jiān)測(cè)和窗簾控制，描述系統(tǒng)組成和通信協(xié)議。8、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于手機(jī)的電源管理芯片，具備充電管理、電量監(jiān)測(cè)和過壓保護(hù)等功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)擴(kuò)頻模塊的性能測(cè)試方案，包括擴(kuò)頻增益、抗干擾能力等指標(biāo)的測(cè)量。10、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來管理一個(gè)圖書館的書籍庫存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書籍信息?？紤]到書籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對(duì)較低C.棧，遵循后進(jìn)先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，適用于排隊(duì)場(chǎng)景，不太適合此庫存管理需求11、在圖的存儲(chǔ)中，鄰接多重表常用于無向圖的存儲(chǔ)。以下關(guān)于鄰接多重表的優(yōu)點(diǎn)，描述錯(cuò)誤的是（）A.便于刪除和插入邊B.節(jié)省存儲(chǔ)空間C.便于判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否有邊D.對(duì)有向圖的存儲(chǔ)效果更好12、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)13、棧是一種特殊的線性表，遵循后進(jìn)先出的原則。在程序設(shè)計(jì)中，棧有著廣泛的應(yīng)用。例如，在表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等場(chǎng)景中經(jīng)常使用棧。考慮一個(gè)表達(dá)式：(3+5)*2-7，使用棧來計(jì)算這個(gè)表達(dá)式的值。在計(jì)算過程中，當(dāng)遇到運(yùn)算符''時(shí)，以下正確的操作是：（）A.直接將''輸出B.從棧中彈出兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算C.將''壓入棧中D.忽略''，繼續(xù)處理后面的字符14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)高精度與多功能電路，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的頻率測(cè)量，并同時(shí)顯示周期、占空比等參數(shù)。15、考慮一個(gè)圖書館管理系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)圖書的信息，包括書名、作者、ISBN號(hào)、借閱狀態(tài)等，并能夠根據(jù)不同的條件進(jìn)行快速查詢和排序，如按照借閱次數(shù)、出版年份等。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有效的？（）A.冒泡排序算法結(jié)合數(shù)組B.快速排序算法結(jié)合鏈表C.歸并排序算法結(jié)合二叉樹D.插入排序算法結(jié)合棧二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在圖的存儲(chǔ)中，如何處理帶有多重邊和自環(huán)的情況。2、（本題5分）詳細(xì)說明在并查集的優(yōu)化中，如何使用路徑分裂或按秩合并進(jìn)一步提高效率。3、（本題5分）解釋線段樹在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)的并行化策略和實(shí)現(xiàn)方法。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何判斷是否為二部圖。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號(hào)、書名、作者、出版社、出版日期、館藏?cái)?shù)量等。同時(shí)，系統(tǒng)要支持快速查找特定圖書、按照館藏?cái)?shù)量進(jìn)行排序、新增和刪除圖書記錄等操作。請(qǐng)選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)圖書信息，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法和代碼來實(shí)現(xiàn)上述功能，同時(shí)分析時(shí)間和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號(hào)、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時(shí)間、下班時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時(shí)間對(duì)排班進(jìn)行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。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。3、（本題5分）一個(gè)電商倉庫的庫存管理系統(tǒng)需要對(duì)商品的庫存數(shù)量和出入庫記錄進(jìn)行管理。商品信息包括商品編號(hào)、名稱、庫存數(shù)量、出入庫記錄等。考慮使用靜態(tài)鏈表來存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種商品的庫存數(shù)量；（2）商品入庫時(shí)增加庫存數(shù)量并記錄；（3）商品出庫時(shí)減少庫存數(shù)量并記錄；（4）統(tǒng)計(jì)庫存數(shù)量低于預(yù)警值的商品種類。分析所設(shè)計(jì)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)在線課程平臺(tái)上，有大量的課程信息需要管理，包括課程ID、課程名稱、授課教師、課程簡介、學(xué)生報(bào)名列表等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)課程數(shù)據(jù)，能夠快速查詢特定課程、按教師或課程類型分類、添加或刪除課程、更新學(xué)生報(bào)名情況，并統(tǒng)計(jì)每門課程的報(bào)名人數(shù)。5、（本題5分）在一個(gè)電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準(zhǔn)確的商品推薦列表，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)更新和個(gè)性化需求。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出所有不包含重復(fù)單詞的最長子串。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接