學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)科學(xué)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)的實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對(duì)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和改進(jìn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進(jìn)的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來(lái)，解決哈希沖突時(shí)采用鏈表存儲(chǔ)沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對(duì)圖進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以使用鄰接多重表來(lái)代替鄰接表，以減少存儲(chǔ)空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進(jìn)是沒(méi)有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實(shí)用性2、隊(duì)列也是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的原則。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，很多地方都會(huì)用到隊(duì)列，比如打印機(jī)的任務(wù)隊(duì)列、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列等。假設(shè)有一個(gè)隊(duì)列，初始為空，然后依次進(jìn)行入隊(duì)操作：1、2、3、4。現(xiàn)在要進(jìn)行兩次出隊(duì)操作，那么出隊(duì)的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、43、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲(chǔ)經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。為了有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊(duì)列結(jié)合樹D.堆結(jié)合鏈表4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中重要的研究領(lǐng)域，它對(duì)程序的性能和效率有著關(guān)鍵影響。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及對(duì)數(shù)據(jù)的操作C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，不考慮數(shù)據(jù)的處理效率D.選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提高程序的運(yùn)行速度和節(jié)省存儲(chǔ)空間5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表抄表系統(tǒng)，支持遠(yuǎn)程抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。6、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬集成電路中的反饋放大器，實(shí)現(xiàn)特定的增益和帶寬要求，分析反饋對(duì)穩(wěn)定性的影響。7、堆排序是基于二叉堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法。假設(shè)我們正在使用堆排序?qū)?shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于堆排序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.堆排序首先將數(shù)組構(gòu)建成一個(gè)最大堆或最小堆，然后逐步取出堆頂元素并調(diào)整堆B.堆排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)C.堆排序在排序過(guò)程中不需要額外的輔助空間，是一種原地排序算法D.堆排序適用于對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，但在數(shù)據(jù)量較小時(shí)性能不如其他排序算法8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和控制器的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。9、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于激光打印機(jī)的高壓電源電路，為激光發(fā)生器提供穩(wěn)定的高壓。10、對(duì)于一個(gè)需要支持動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)在程序運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)據(jù)的數(shù)量可能會(huì)大幅增加或減少。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠較好地滿足這種需求？（）A.數(shù)組B.鏈表C.棧D.隊(duì)列11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低功耗技術(shù)的智能血壓計(jì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量血壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能場(chǎng)景切換功能。13、對(duì)于一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的循環(huán)隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)尾指針rear等于數(shù)組的最大下標(biāo)時(shí)，若要進(jìn)行入隊(duì)操作，需要進(jìn)行的處理是？（）A.rear重置為0B.rear保持不變C.擴(kuò)充數(shù)組容量D.無(wú)法再入隊(duì)14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于UWB和慣導(dǎo)融合的室內(nèi)定位系統(tǒng)，提高定位精度和可靠性，說(shuō)明系統(tǒng)架構(gòu)和融合算法。15、棧是一種特殊的線性表，遵循后進(jìn)先出的原則。在程序設(shè)計(jì)中，棧有著廣泛的應(yīng)用。例如，在表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等場(chǎng)景中經(jīng)常使用棧?？紤]一個(gè)表達(dá)式：(3+5)*2-7，使用棧來(lái)計(jì)算這個(gè)表達(dá)式的值。在計(jì)算過(guò)程中，當(dāng)遇到運(yùn)算符''時(shí)，以下正確的操作是：（）A.直接將''輸出B.從棧中彈出兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算C.將''壓入棧中D.忽略''，繼續(xù)處理后面的字符16、在一個(gè)大規(guī)模的社交網(wǎng)絡(luò)分析中，需要快速找出兩個(gè)用戶之間的最短路徑以及共同的好友。為了有效地解決這類問(wèn)題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是常用的選擇？（）A.迪杰斯特拉算法使用的優(yōu)先隊(duì)列B.弗洛伊德算法使用的矩陣C.廣度優(yōu)先搜索使用的隊(duì)列D.深度優(yōu)先搜索使用的棧17、設(shè)計(jì)一個(gè)±12V轉(zhuǎn)±5V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。18、設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器電路，中心頻率為800Hz，帶寬為100Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。19、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)短波通信系統(tǒng)，能夠在遠(yuǎn)距離通信中保證信號(hào)的可靠傳輸。20、在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析中，需要確定網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系和最短路徑。為了表示網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是常用的？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.十字鏈表D.邊集數(shù)組21、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的應(yīng)用，說(shuō)法不正確的是（）A.可以將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式，然后利用棧進(jìn)行求值B.棧可以保存操作數(shù)和運(yùn)算符，按照運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算C.對(duì)于復(fù)雜的表達(dá)式，棧的使用可以簡(jiǎn)化求值過(guò)程D.棧在表達(dá)式求值中只能用于中綴表達(dá)式，不能用于后綴表達(dá)式22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。23、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信中的智能天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波束的自適應(yīng)控制，分析系統(tǒng)性能提升效果。24、基于通信中的多址接入技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，支持多個(gè)用戶同時(shí)通信，分析網(wǎng)絡(luò)容量和性能。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準(zhǔn)確性和效率。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)群組控制和場(chǎng)景設(shè)置，說(shuō)明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。27、在一個(gè)大型的電商網(wǎng)站的商品管理系統(tǒng)中，需要快速地查找某個(gè)價(jià)格范圍內(nèi)的商品信息。假設(shè)商品的價(jià)格信息已經(jīng)按照從小到大的順序存儲(chǔ)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和搜索算法的組合最能高效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.二叉搜索樹和中序遍歷B.平衡二叉樹和深度優(yōu)先搜索C.有序數(shù)組和二分查找D.哈希表和隨機(jī)查找28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開關(guān)和電阻網(wǎng)絡(luò)的程控增益放大器，實(shí)現(xiàn)增益的程控調(diào)節(jié)。29、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先遍歷算法。在廣度優(yōu)先遍歷中，以下關(guān)于隊(duì)列的使用描述錯(cuò)誤的是（）A.從起始節(jié)點(diǎn)開始，將其入隊(duì)B.每次取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)，并將其未訪問(wèn)的鄰接節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.直到隊(duì)列為空，遍歷結(jié)束D.隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)順序與遍歷順序無(wú)關(guān)30、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)兩部分，然后對(duì)這兩部分分別排序B.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlog?n)，但在最壞情況下為O(n2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.快速排序每次都能將數(shù)組均勻地分成兩部分二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)排行榜的實(shí)時(shí)更新，能夠快速查詢玩家的排名、計(jì)算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。2、（本題5分）一家電商平臺(tái)的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的運(yùn)輸軌跡，包括包裹單號(hào)、運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)、到達(dá)時(shí)間、運(yùn)輸狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)運(yùn)輸軌跡數(shù)據(jù)，能夠快速查詢包裹的當(dāng)前位置、歷史軌跡、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，并統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)的處理效率。3、（本題5分）某社交平臺(tái)需要存儲(chǔ)用戶的好友關(guān)系數(shù)據(jù)。每個(gè)用戶有一個(gè)唯一的用戶ID，好友關(guān)系是雙向的。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示用戶之間的好友關(guān)系，能夠快速查詢某個(gè)用戶的好友列表、判斷兩個(gè)用戶是否為好友、添加或刪除好友關(guān)系，并計(jì)算用戶的好友數(shù)量。4、（本題5分）某在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要記錄隊(duì)伍信息和隊(duì)員信息，隊(duì)伍信息包括隊(duì)伍ID、隊(duì)伍名稱、隊(duì)長(zhǎng)ID，隊(duì)員信息包括隊(duì)員ID、隊(duì)伍ID、角色信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理組隊(duì)數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊(duì)伍成員、解散隊(duì)伍、加入隊(duì)伍，并支持隊(duì)伍之間的對(duì)戰(zhàn)匹配。5、（本題5分）一個(gè)超市的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷活動(dòng)的信息，如活動(dòng)編號(hào)、活動(dòng)名稱、活動(dòng)時(shí)間、優(yōu)惠方式、參與商品等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷活動(dòng)、按照活動(dòng)時(shí)間對(duì)活動(dòng)進(jìn)行排序、新增促銷活動(dòng)、修改活動(dòng)規(guī)則、結(jié)束活動(dòng)。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在圖的遍歷中，如何處理有向圖的拓?fù)渑判騿?wèn)題？請(qǐng)說(shuō)明具體方法和應(yīng)用場(chǎng)景。2、（本題5分）說(shuō)明什么是并查集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，闡述其基本操作（如合并和查找）的實(shí)現(xiàn)原理，并舉例說(shuō)明其在解決問(wèn)題中的應(yīng)用。3、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)元素的鏈表中，如何刪除鏈表中所有值為指定值