銅陵學院《數(shù)據結構綜合實踐》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁銅陵學院《數(shù)據結構綜合實踐》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、假設正在開發(fā)一個文件壓縮軟件，需要對文件中的重復數(shù)據進行識別和壓縮。為了有效地查找和處理重復的數(shù)據段，以下哪種數(shù)據結構可能是最關鍵的？（）A.并查集，用于合并重復的數(shù)據段B.線段樹，統(tǒng)計數(shù)據段的出現(xiàn)頻率C.字典，存儲已經出現(xiàn)過的數(shù)據段D.拓撲排序，確定數(shù)據段的處理順序2、設計一個用于衛(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，闡述電路設計和器件選型。3、隊列也是一種特殊的線性表，遵循先進先出的原則。在實際應用中，隊列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據的管理D.以上都是4、運用通信網絡原理，設計一個智能倉儲物流的無線定位系統(tǒng)，實現(xiàn)貨物和搬運設備的精確定位。5、利用電力電子技術設計一個三相交流逆變器，將直流電轉換為三相交流電，用于驅動電機等負載。6、設計一個鋰電池充電管理電路，能夠實現(xiàn)恒流恒壓充電，具有過溫、過流保護功能，描述電路原理和芯片選型。7、設計一個基于集成電路的溫度傳感器電路，能夠精確測量環(huán)境溫度，并將溫度值以數(shù)字形式輸出。8、設計一個基于LoRa技術的遠程無線數(shù)據傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)遠距離的數(shù)據通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件協(xié)議。9、設計一個基于藍牙的無線鍵盤，能夠與計算機或移動設備進行無線連接，實現(xiàn)按鍵輸入功能。10、設計一個基于運算放大器的比較器陣列電路，能夠同時比較多個輸入信號的大小。11、設計一個音頻功率放大器，采用甲類放大方式，在8Ω負載下輸出功率不小于10W，給出電路設計和熱設計。12、設計一個基于Wi-Fi的智能家居網關，能夠實現(xiàn)不同智能家居設備之間的互聯(lián)互通和集中控制。13、設計一個基于數(shù)字邏輯電路的簡易密碼鎖系統(tǒng)，要求輸入正確密碼才能開鎖，密碼可由用戶自行設定，同時具備錯誤輸入次數(shù)限制及報警功能。14、冒泡排序是一種簡單的排序算法。假設我們正在使用冒泡排序對數(shù)組進行排序。以下關于冒泡排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.冒泡排序通過反復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間復雜度為O(n^2)，但在最好情況下可以達到O(n)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，相同元素的相對順序在排序后不會改變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)據排序15、設計一個基于PLC的風力發(fā)電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對風力發(fā)電機的轉速、功率等參數(shù)的監(jiān)測和控制。16、在數(shù)據結構中，查找操作也是常見的操作之一。順序查找適用于無序數(shù)組，其平均時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)17、假設要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內存空間以存儲經常訪問的數(shù)據。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數(shù)組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表18、設計一個基于光電傳感器的自動化生產線質量檢測系統(tǒng)，能夠檢測產品的外觀缺陷和尺寸精度。19、樹是一種重要的數(shù)據結構，具有層次關系。在二叉樹中，以下關于遍歷方式的描述中，不正確的是（）A.前序遍歷是先訪問根節(jié)點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹B.中序遍歷是先遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點，最后遍歷右子樹C.后序遍歷是先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根節(jié)點D.無論采用哪種遍歷方式，得到的結果都是唯一的20、設計一個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，具備高低音調節(jié)功能。21、設計一個具有USB接口的數(shù)字存儲設備，能夠實現(xiàn)數(shù)據的存儲和讀取，包括硬件接口設計和存儲管理軟件。22、設計一個基于傳感器的智能火災報警系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當達到報警閾值時發(fā)出聲光報警信號。23、在數(shù)據結構的存儲方式中，除了順序存儲和鏈式存儲，還有其他方式。以下關于存儲方式的描述，不準確的是：（）A.索引存儲通過建立索引表來加快數(shù)據的查找和訪問速度，適用于數(shù)據量大且查找頻繁的情況B.散列存儲利用哈希函數(shù)將數(shù)據映射到存儲位置，具有快速查找的特點，但可能會出現(xiàn)沖突C.順序存儲和鏈式存儲是最基本的存儲方式，其他存儲方式都是在此基礎上發(fā)展而來的D.不同的存儲方式適用于不同的場景，沒有一種存儲方式可以適用于所有情況24、在一個m行n列的二維數(shù)組中，按行優(yōu)先存儲時，元素a[i][j]的存儲地址與a[0][0]的存儲地址之間相差的元素個數(shù)為？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i25、設計一個數(shù)字通信中均衡器訓練和跟蹤模式的切換策略，分析對系統(tǒng)性能的影響。26、假設要實現(xiàn)一個字典數(shù)據結構，支持快速的插入、刪除和查找操作，并且能夠存儲大量的數(shù)據。以下哪種實現(xiàn)方式可能是最優(yōu)的？（）A.基于鏈表的實現(xiàn)B.基于數(shù)組的實現(xiàn)C.基于哈希表的實現(xiàn)D.基于樹的實現(xiàn)27、在數(shù)據結構的優(yōu)化中，利用緩存局部性原理可以提高性能。以下關于緩存局部性原理的描述，錯誤的是：（）A.時間局部性指的是最近被訪問過的數(shù)據在不久的將來很可能再次被訪問B.空間局部性指的是相鄰的數(shù)據很可能在短時間內被一起訪問C.利用緩存局部性原理可以通過合理的數(shù)據布局和訪問順序來提高緩存命中率D.緩存局部性原理只適用于硬件層面的優(yōu)化，對軟件中的數(shù)據結構設計沒有影響28、在數(shù)據結構的選擇中，需要根據具體的應用場景和性能要求進行決策。假設我們要設計一個數(shù)據存儲方案。以下關于數(shù)據結構選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.如果需要頻繁進行插入和刪除操作，且對查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數(shù)據量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹是一個較好的選擇C.對于需要支持范圍查詢的數(shù)據，B+樹通常比二叉搜索樹更合適D.無論什么情況，選擇數(shù)據結構時只考慮操作的時間復雜度，不需要考慮空間復雜度29、設計一個光耦驅動電路，用于驅動大功率負載，給出電路參數(shù)和可靠性分析。30、設計一個電子密碼鎖電路，要求具有密碼設置、密碼輸入、密碼驗證和開鎖功能，密碼長度為6位數(shù)字。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線購物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價、總價等。系統(tǒng)要能夠快速計算購物車總價、按照商品單價對商品進行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請設計合理的數(shù)據結構和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。2、（本題5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)據結構，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）一個在線游戲需要對玩家的游戲數(shù)據（如得分、等級、游戲時間等）進行實時排序和更新?？紤]使用平衡二叉排序樹來存儲這些數(shù)據。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入一個新玩家的數(shù)據；（2）刪除一個指定玩家的數(shù)據；（3）根據得分對玩家進行降序排序；（4）更新某個玩家的游戲時間。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）在一個圖書館的文獻檢索系統(tǒng)中，需要記錄文獻信息、分類目錄和檢索歷史。文獻信息包括文獻ID、文獻標題、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、檢索關鍵詞、檢索時間。請設計數(shù)據結構來管理文獻檢索數(shù)據，實現(xiàn)文獻的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據檢索歷史推薦相關文獻。5、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要對公交線路和站點進行管理。線路和站點信息以有向無環(huán)圖的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查找從起點到終點經過最少站點的公交線路；（2）判斷兩條公交線路是否存在交叉站點；（3）新增一條公交線路時，如何更新整個公交網絡；（4）計算每個站點的客流量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述伸展樹在處理海量數(shù)據時的局限性和改進方向。2、（本題5分）解釋如何對一個數(shù)組進行快速選擇操作（如選擇第k大的元素），給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其平均時間復雜度。3、（本題5分）說明二叉樹