自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線(xiàn)第1頁(yè)，共3頁(yè)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(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、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(cuò)誤的是：（）A.可以通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度B.可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)評(píng)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(guò)對(duì)比不同算法的性能來(lái)選擇最優(yōu)算法2、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)無(wú)線(xiàn)傳輸與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電路，能夠?qū)囟群鸵何粩?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。3、對(duì)于一個(gè)需要快速判斷兩個(gè)字符串是否相似（例如編輯距離較?。┑臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問(wèn)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(shù)和字符串匹配C.二叉搜索樹(shù)和字符串遍歷D.堆和字符串排序4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)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(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表電路，能夠測(cè)量直流電壓，測(cè)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(cuò)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(shí)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(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)7、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)和位置反饋控制，闡述控制算法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。8、在一個(gè)多線(xiàn)程環(huán)境中，多個(gè)線(xiàn)程需要同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)和修改一個(gè)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(xiàn)程安全，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.線(xiàn)程安全的鏈表，通過(guò)加鎖機(jī)制保證并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的正確性B.普通的數(shù)組，需要額外的同步機(jī)制來(lái)保證線(xiàn)程安全C.線(xiàn)程安全的哈希表，提供了內(nèi)置的同步機(jī)制D.樹(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線(xiàn)程安全實(shí)現(xiàn)難度較大9、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于風(fēng)力發(fā)電的變流器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸出。10、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器擴(kuò)展電路，能夠增加濾波器的濾波類(lèi)型和頻率范圍，并且具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。11、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能電網(wǎng)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測(cè)、故障診斷和遠(yuǎn)程控制。12、基于通信中的編碼調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理中的音頻均衡器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，分析調(diào)整效果。14、設(shè)計(jì)一個(gè)圖像處理中的邊緣檢測(cè)算法，并在實(shí)際圖像上進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，分析算法的復(fù)雜度和準(zhǔn)確性。15、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線(xiàn)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(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多個(gè)設(shè)備。16、在一個(gè)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(gè)任務(wù)？（）A.有序數(shù)組和遍歷B.鏈表和遍歷C.二叉搜索樹(shù)和中序遍歷D.堆和堆操作17、設(shè)計(jì)一個(gè)可編程邏輯器件（PLD）實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單數(shù)字邏輯功能，如加法器、計(jì)數(shù)器等，進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能評(píng)估。18、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)多功能顯示電路，能夠同時(shí)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(jì)一個(gè)基于單片機(jī)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(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。20、設(shè)計(jì)一個(gè)高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說(shuō)明硬件實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用哈希表存儲(chǔ)的字符串集合，解釋如何進(jìn)行字符串的插入、查找和刪除操作，并分析其平均時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中進(jìn)行范圍刪除操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明選擇排序算法中選擇最小元素的過(guò)程和時(shí)間復(fù)雜度。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)先隊(duì)列，支持按照自定義的優(yōu)先級(jí)規(guī)則進(jìn)行元素插入和刪除。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，比較不同排序算法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷給定的帶權(quán)有向圖是否存在負(fù)權(quán)回路，如果存在，輸出回路的路徑。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)學(xué)生的成績(jī)信息，包括學(xué)號(hào)、姓名和成績(jī)，實(shí)現(xiàn)添加、刪除、查找和修改學(xué)生成績(jī)的功能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，支持哈希表的鍵值對(duì)的動(dòng)態(tài)類(lèi)型轉(zhuǎn)換功能。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)在線(xiàn)游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱(chēng)、游戲等級(jí)、游戲積分、在線(xiàn)狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對(duì)玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線(xiàn)狀態(tài)和游戲等級(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。2、（本題10分）一個(gè)在線(xiàn)游戲的排行榜系統(tǒng)需要對(duì)玩家的