湖北商貿(mào)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁湖北商貿(mào)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2022-2023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20個小題，每小題2分，共40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、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究中，算法分析是重要的環(huán)節(jié)。以下關(guān)于算法分析方法的描述，錯誤的是：（）A.可以通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)計算算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度B.可以通過實驗測試來評估算法在不同規(guī)模輸入下的性能C.算法分析只需要關(guān)注平均情況，不需要考慮最壞情況D.可以通過對比不同算法的性能來選擇最優(yōu)算法2、設(shè)計一個數(shù)字溫度計液位計無線傳輸與遠程監(jiān)測電路，能夠?qū)囟群鸵何粩?shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心進行實時監(jiān)測。3、對于一個需要快速判斷兩個字符串是否相似（例如編輯距離較?。┑臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比較B.后綴樹和字符串匹配C.二叉搜索樹和字符串遍歷D.堆和字符串排序4、設(shè)計一個基于運算放大器的電壓跟隨器電路，具有高輸入阻抗和低輸出阻抗特性。5、設(shè)計一個數(shù)字電壓表電路，能夠測量直流電壓，測量范圍為0V到100V，精度為±0.1V。6、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲空間，空間復(fù)雜度為O(1)7、設(shè)計一個簡單的機器人手臂控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個關(guān)節(jié)的運動控制，包括電機驅(qū)動和位置反饋控制，闡述控制算法和系統(tǒng)實現(xiàn)。8、在一個多線程環(huán)境中，多個線程需要同時訪問和修改一個共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和線程安全，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.線程安全的鏈表，通過加鎖機制保證并發(fā)訪問的正確性B.普通的數(shù)組，需要額外的同步機制來保證線程安全C.線程安全的哈希表，提供了內(nèi)置的同步機制D.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線程安全實現(xiàn)難度較大9、運用電子電路知識，設(shè)計一個用于風(fēng)力發(fā)電的變流器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸出。10、設(shè)計一個音頻濾波器擴展電路，能夠增加濾波器的濾波類型和頻率范圍，并且具有自動調(diào)節(jié)功能。11、運用電子信息工程知識，設(shè)計一個智能電網(wǎng)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測、故障診斷和遠程控制。12、基于通信中的編碼調(diào)制技術(shù)設(shè)計一個高效的數(shù)字通信系統(tǒng)，提高頻譜利用率和傳輸速率。13、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻均衡器參數(shù)自動調(diào)整系統(tǒng)，分析調(diào)整效果。14、設(shè)計一個圖像處理中的邊緣檢測算法，并在實際圖像上進行測試和優(yōu)化，分析算法的復(fù)雜度和準確性。15、設(shè)計一個無線遙控器智能學(xué)習(xí)電路，能夠?qū)W習(xí)其他遙控器的編碼，實現(xiàn)一個遙控器控制多個設(shè)備。16、在一個算法中，需要快速找到一組數(shù)中的最大值和最小值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合能夠以最少的比較次數(shù)完成這個任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹和中序遍歷D.堆和堆操作17、設(shè)計一個可編程邏輯器件（PLD）實現(xiàn)的簡單數(shù)字邏輯功能，如加法器、計數(shù)器等，進行功能驗證和性能評估。18、設(shè)計一個數(shù)字頻率計多功能顯示電路，能夠同時顯示頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有圖形顯示功能。19、設(shè)計一個基于單片機的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動控制灌溉水量和時間。20、設(shè)計一個高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達到10Gbps，說明硬件實現(xiàn)和協(xié)議棧。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）對于一個用哈希表存儲的字符串集合，解釋如何進行字符串的插入、查找和刪除操作，并分析其平均時間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細說明如何在一個二叉搜索樹中進行范圍刪除操作，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細說明選擇排序算法中選擇最小元素的過程和時間復(fù)雜度。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一個優(yōu)先隊列，支持按照自定義的優(yōu)先級規(guī)則進行元素插入和刪除。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，比較不同排序算法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時的時間和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，判斷給定的帶權(quán)有向圖是否存在負權(quán)回路，如果存在，輸出回路的路徑。4、（本題5分）設(shè)計一個基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲學(xué)生的成績信息，包括學(xué)號、姓名和成績，實現(xiàn)添加、刪除、查找和修改學(xué)生成績的功能。5、（本題5分）設(shè)計一個哈希表程序，支持哈希表的鍵值對的動態(tài)類型轉(zhuǎn)換功能。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10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)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。2、（本題10分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要對玩家的