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2頁(yè)湖北警官學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2024-2025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15個(gè)小題，每小題2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，優(yōu)先隊(duì)列常用于處理具有優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。以下關(guān)于優(yōu)先隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式，錯(cuò)誤的是：（）A.可以用堆來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都較低B.可以用有序數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，但插入操作的時(shí)間復(fù)雜度較高C.可以用無(wú)序數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，查找最大（或最小）元素的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)D.無(wú)論采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，其性能都相同2、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3、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)緩存系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)最近訪問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)，當(dāng)緩存滿時(shí)刪除最久未使用的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和策略可以用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)緩存？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出刪除數(shù)據(jù)B.棧，后進(jìn)先出刪除數(shù)據(jù)C.鏈表結(jié)合LRU（最近最少使用）策略D.數(shù)組，隨機(jī)刪除數(shù)據(jù)4、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能安防系統(tǒng)，能夠檢測(cè)入侵、火災(zāi)等異常情況，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)和通知用戶。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定、高度控制和航線規(guī)劃，給出系統(tǒng)組成和控制算法。6、設(shè)計(jì)一個(gè)程控交換系統(tǒng)中的呼叫處理模塊，實(shí)現(xiàn)呼叫的建立、保持和釋放功能，考慮信令交互和資源管理。7、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。8、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)引導(dǎo)的圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件識(shí)別和定位，給出系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密和解密功能，分析加密強(qiáng)度和效率。10、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能的直流電源電路。11、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(shù)的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹(shù)或紅黑樹(shù)，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12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能電表系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、電量統(tǒng)計(jì)和費(fèi)用計(jì)算等功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRa技術(shù)的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件協(xié)議。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和驅(qū)動(dòng)器的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度的位置和速度控制。15、在圖的最短路徑問(wèn)題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關(guān)于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無(wú)向圖B.算法從起始頂點(diǎn)開(kāi)始，逐步計(jì)算到其他頂點(diǎn)的最短路徑C.算法通過(guò)不斷更新頂點(diǎn)的距離值來(lái)找到最短路徑D.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n是頂點(diǎn)的數(shù)量二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的圖中，如何使用廣度優(yōu)先搜索算法計(jì)算兩點(diǎn)之間的最短路徑，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）解釋什么是優(yōu)先隊(duì)列，并說(shuō)明其常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)有向圖中進(jìn)行拓?fù)渑判虻牟⑿兴惴?，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢(shì)。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)物流配送中心需要對(duì)貨物的運(yùn)輸路徑進(jìn)行規(guī)劃，已知各個(gè)城市之間的距離和運(yùn)輸成本。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠找到從起始城市到目標(biāo)城市的最短路徑和最低成本路徑。2、（本題5分）一個(gè)圖書(shū)館的圖書(shū)采購(gòu)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)采購(gòu)計(jì)劃的信息，如采購(gòu)編號(hào)、圖書(shū)名稱、作者、出版社、預(yù)計(jì)采購(gòu)數(shù)量、采購(gòu)進(jìn)度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購(gòu)計(jì)劃、按照預(yù)計(jì)采購(gòu)數(shù)量對(duì)計(jì)劃進(jìn)行排序、新增采購(gòu)計(jì)劃、修改采購(gòu)進(jìn)度、取消采購(gòu)計(jì)劃。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。3、（本題5分）某電商平臺(tái)的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)更新和查詢，能夠根據(jù)運(yùn)輸情況及時(shí)調(diào)整預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，并為用戶提供準(zhǔn)確的物流跟蹤服務(wù)。4、（本題5分）一家超市的庫(kù)存管理系統(tǒng)需要記錄商品的庫(kù)存信息，包括商品編碼、商品名稱、庫(kù)存數(shù)量、進(jìn)貨價(jià)格、銷售價(jià)格等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)庫(kù)存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)商品的快速盤(pán)點(diǎn)、庫(kù)存預(yù)警、進(jìn)貨和銷售操作，并統(tǒng)計(jì)商品的利潤(rùn)。5、（本題5分）一個(gè)快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的單號(hào)、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計(jì)送達(dá)時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)包裹狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢和跟蹤。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題