安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《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_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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、假設(shè)正在開發(fā)一個視頻編碼系統(tǒng)，需要對視頻幀進行壓縮和存儲，并能夠快速地讀取和解碼。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能對視頻數(shù)據(jù)的組織和處理最有幫助？（）A.樹狀數(shù)組，優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲和訪問B.跳表，支持快速的幀查找和操作C.鏈表，順序存儲視頻幀數(shù)據(jù)D.數(shù)組，直接映射視頻幀的存儲位置2、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線的物體位置檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測物體的位置并反饋給控制系統(tǒng)。3、設(shè)計一個用于工業(yè)機器人的力傳感器接口電路，能夠準(zhǔn)確測量力和力矩信息，給出電路設(shè)計和信號處理方法。4、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號加密傳輸系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。5、設(shè)計一個簡單的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，采用差錯控制編碼提高傳輸可靠性，包括編碼和解碼電路設(shè)計以及性能測試。6、設(shè)計一個基于單片機的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車庫門的自動開關(guān)、遠程控制和防夾保護功能。7、設(shè)計一個基于模擬乘法器和運放的有效值測量電路，能夠測量交流信號的有效值。8、在一個分布式系統(tǒng)中，多個節(jié)點需要共享和同步數(shù)據(jù)，同時要處理數(shù)據(jù)的沖突和一致性問題。為了實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)共享和一致性維護，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能是最關(guān)鍵的？（）A.分布式哈希表和一致性哈希算法B.分布式鏈表和鎖機制C.分布式隊列和消息傳遞D.分布式棧和版本控制9、設(shè)計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)低功耗遠距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。10、考慮到一個航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要快速查找和預(yù)訂特定日期和航線的航班座位。同時，還需要能夠根據(jù)座位的可用性進行靈活的分配和調(diào)整。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠滿足這樣復(fù)雜的需求？（）A.線段樹B.二叉堆C.哈希表結(jié)合鏈表D.跳表結(jié)合平衡樹11、斐波那契堆是一種可合并堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于斐波那契堆的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.支持插入、刪除最小元素和合并等操作B.在一系列操作中，某些操作的時間復(fù)雜度可以低于傳統(tǒng)堆的時間復(fù)雜度C.斐波那契堆的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，實現(xiàn)難度較大D.斐波那契堆在實際應(yīng)用中不如二叉堆和二項堆廣泛12、設(shè)計一個數(shù)字頻率計高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測量，精度達到±0.01Hz。13、設(shè)計一個簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)的同步模塊，實現(xiàn)位同步、幀同步等功能，闡述同步模塊的設(shè)計和性能測試。14、設(shè)計一個基于藍牙技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠采集環(huán)境溫度、濕度和光照等信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機終端，說明節(jié)點的硬件設(shè)計和軟件流程。15、設(shè)計一個正弦波信號發(fā)生器，采用DDS技術(shù)，頻率分辨率達到1Hz，輸出幅度穩(wěn)定，說明工作原理和硬件設(shè)計。16、在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵狀態(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過多層索引提高查找和更新效率，實現(xiàn)相對簡單C.線段樹，常用于區(qū)間查詢和更新，但對于單個元素的操作相對復(fù)雜D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較好的性能17、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)。18、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。19、在哈希表的性能優(yōu)化中，處理哈希沖突是關(guān)鍵。以下關(guān)于哈希沖突處理方法的比較，錯誤的是（）A.開放地址法在裝填因子較小時性能較好B.鏈地址法在處理沖突時不需要探查空閑位置C.開放地址法的空間利用率通常高于鏈地址法D.鏈地址法在刪除元素時比開放地址法更復(fù)雜20、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于氣象監(jiān)測的風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地測量風(fēng)速和風(fēng)向。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個有序數(shù)組中查找兩個數(shù)之和等于給定值的所有組合。2、（本題5分）解釋如何對一個鏈表進行排序，選擇合適的排序算法（如歸并排序）給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述棧和隊列這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點，舉例說明它們在實際生活中的應(yīng)用場景，并分析其操作的時間復(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，利用快速排序?qū)σ唤M隨機生成的整數(shù)進行高效排序。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)一個學(xué)生成績管理系統(tǒng)，能夠添加、刪除、查找、修改學(xué)生成績，并按照成績進行排序輸出。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對一組項目按照優(yōu)先級和截止日期進行排序。4、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個有向圖中找出所有頂點之間的傳遞閉包。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個在線音樂平臺的用戶收藏歌曲分類管理信息，方便用戶查找和播放。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法