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頁成都工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、設(shè)計一個基于無線通信模塊和傳感器的工業(yè)設(shè)備遠程監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的遠程監(jiān)控。2、考慮一個任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，有多個任務(wù)按照優(yōu)先級和提交時間進行調(diào)度執(zhí)行。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理這些任務(wù)，并保證高優(yōu)先級或早提交的任務(wù)先執(zhí)行？（）A.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級和時間排序B.數(shù)組，通過索引訪問任務(wù)C.鏈表，按照提交順序存儲任務(wù)D.棧，先進后出執(zhí)行任務(wù)3、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，不準確的是：（）A.棧的操作遵循后進先出（LIFO）原則，即最后入棧的元素最先出棧B.可以用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧，常見的操作有入棧、出棧和獲取棧頂元素C.棧在函數(shù)調(diào)用、表達式求值、括號匹配等場景中有廣泛應(yīng)用D.棧的大小是無限的，可以隨意入棧元素，不需要考慮棧滿的情況4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，以下關(guān)于時間復雜度和空間復雜度的說法，不正確的是：（）A.時間復雜度反映了算法執(zhí)行時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復雜度反映了算法所需存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.時間復雜度和空間復雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時間復雜度和空間復雜度5、設(shè)計一個基于運算放大器的音頻功率放大器，能夠驅(qū)動一定阻抗的揚聲器，輸出足夠的功率且具有較小的失真。6、在一個人工智能的模型訓練過程中，需要存儲和處理大量的訓練數(shù)據(jù)和參數(shù)，并能夠快速地進行迭代和優(yōu)化。為了支持高效的模型訓練，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能是最常用的？（）A.張量和并行計算B.鏈表和串行計算C.棧和遞歸計算D.隊列和分布式計算7、在一個實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要不斷地接收新的數(shù)據(jù)，并在固定的時間間隔內(nèi)計算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標準差等統(tǒng)計信息。為了高效地完成這些計算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.雙端隊列，存儲最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊列，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉(zhuǎn)存儲D.有序數(shù)組，便于進行統(tǒng)計計算8、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字濾波器，能夠?qū)σ纛l信號進行低通濾波，截止頻率為2kHz，給出算法實現(xiàn)和代碼優(yōu)化。9、想象一個游戲中的怪物刷新系統(tǒng)，怪物需要在不同的地點按照一定的時間間隔刷新。需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理怪物的刷新時間和地點信息，并能夠快速判斷下一個即將刷新的怪物。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最合適？（）A.堆，特別是最小堆，能夠快速獲取最小的刷新時間B.鏈表，便于插入和刪除，但查找最小時間效率低C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的怪物信息，不便于動態(tài)管理刷新D.樹，結(jié)構(gòu)復雜，對于簡單的刷新管理可能過于復雜10、設(shè)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(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測和控制。11、使用集成電路設(shè)計一個ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標，并進行電路實現(xiàn)。12、設(shè)計一個基于運算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗高、輸出功率大、失真小，給出具體的電路設(shè)計和參數(shù)計算過程，并分析其性能。13、在圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。關(guān)于這兩種存儲方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.鄰接矩陣使用二維數(shù)組來表示圖中節(jié)點之間的關(guān)系，空間復雜度較高B.鄰接表使用鏈表或數(shù)組來存儲節(jié)點的鄰接節(jié)點，適用于稀疏圖C.對于稠密圖，鄰接表的存儲方式比鄰接矩陣更節(jié)省空間D.無論是鄰接矩陣還是鄰接表，在判斷兩個節(jié)點是否相鄰時，時間復雜度都是O(1)14、設(shè)計一個無線通信系統(tǒng)中的抗衰落接收電路，能夠有效應(yīng)對多徑衰落，提高信號接收質(zhì)量，并進行性能測試。15、基于通信中的頻譜資源管理技術(shù)設(shè)計一個動態(tài)頻譜分配系統(tǒng)，提高頻譜利用率。16、設(shè)計一個模擬電路，用于放大音頻信號，要求具有低噪聲、高增益和寬頻帶的特性，同時能夠?qū)斎胄盘栠M行一定程度的濾波處理。17、對于一個經(jīng)常需要在頭部和尾部進行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計一個程序來管理一個排隊系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環(huán)隊列18、假設(shè)正在開發(fā)一個操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊，需要有效地分配和回收內(nèi)存空間，并且能夠快速查找空閑的內(nèi)存塊。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.二叉搜索樹，存儲內(nèi)存塊的信息B.鏈表，記錄內(nèi)存塊的使用情況C.哈希表，快速定位空閑內(nèi)存塊D.數(shù)組，直接分配和管理內(nèi)存19、在一個有n個頂點的無向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時間復雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)20、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時間和鬧鐘功能。21、在圖這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲方式。假設(shè)一個圖的頂點數(shù)量很多，但邊的數(shù)量相對較少。為了節(jié)省存儲空間，以下哪種存儲方式可能更優(yōu)（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.都一樣，沒有區(qū)別22、設(shè)計一個數(shù)字頻率計，采用計數(shù)法和測周期法相結(jié)合，測量范圍為1Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。23、假設(shè)正在開發(fā)一個股票交易系統(tǒng)，需要實時記錄每只股票的價格變化，并能夠快速地找出價格漲幅最大和跌幅最大的股票。同時，要支持對股票價格的歷史數(shù)據(jù)進行分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的搭配最適合這個系統(tǒng)？（）A.最大堆和最小堆，分別存儲漲幅和跌幅最大的股票信息B.紅黑樹和中序遍歷，獲取股票價格的排序C.跳表和插入排序，更新股票價格數(shù)據(jù)D.線段樹和歸并排序，分析股票價格歷史數(shù)據(jù)24、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對音頻信號的低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波參數(shù)可調(diào)節(jié)。25、設(shè)計一個通信系統(tǒng)中的信道編碼模塊，實現(xiàn)某種糾錯編碼算法，分析其糾錯能力和編碼效率。26、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。27、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實現(xiàn)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.棧28、在一個文本處理程序中，需要對輸入的大量文本進行單詞頻率統(tǒng)計。也就是說，要快速確定每個單詞在文本中出現(xiàn)的次數(shù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實現(xiàn)這個功能？（）A.棧，按照后進先出的原則存儲單詞B.隊列，先進先出地處理單詞C.二叉樹，對單詞進行分類存儲D.哈希表，將單詞作為鍵，出現(xiàn)次數(shù)作為值29、想象一個需要快速判斷一個字符串是否為回文的場景。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用棧將字符串逆序，然后與原字符串比較B.使用雙指針從字符串兩端向中間移動進行比較C.將字符串存儲在樹中，進行遍歷比較D.通過哈希函數(shù)計算字符串的特征值進行判斷30、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準確性和效率。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時間對排班進行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。2、（本題5分）一個在線旅游預訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預訂信息等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預訂和評價管理，游客預訂信息的存儲和處理，并能夠根據(jù)游客的需求推薦合適的旅游線路和酒店。3、（本題5分）一個在線購物車系統(tǒng)需要對用戶添加的商品進行管理。商品信息包括商品ID、名稱、價格、數(shù)量等。購物車以棧和隊列的組合形式實現(xiàn)。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）添加商品到購物車；（2）從購物車中刪除指定商品；（3）按照價格從高到低輸出購物車中的商品；（4）計算購物車中商品的總價。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）一個在線招聘系統(tǒng)需要管理職位信息，包括職位編號、職位名稱、工作地點、薪資范圍、招聘人數(shù)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對職位進行排序、新增職位、修改職位信息、關(guān)閉招聘職位。請確定恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。5、（本題5分）一家快遞公司需要管理大量的快遞包裹信息，包括包裹單號、發(fā)件人信息、收件人信息、重量、運輸狀態(tài)等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些包裹數(shù)據(jù)，實現(xiàn)包裹的快速錄入、跟蹤查詢、狀態(tài)更新，以及統(tǒng)計不同地區(qū)的包裹數(shù)量和運輸情況。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述B樹中節(jié)點的分裂和合并操作，以及如何保證樹的平衡性和查找性能。2、（本題5分）闡述如何在一個具有n個元素的雙向鏈表中，進行查找操作，并分析其時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）在一個具有n個元素的雙向鏈表中，如何高效地刪除所有值為特定值的節(jié)點，分析其時間復雜度和空間復雜度。4