湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫》

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15個(gè)小題，每小題1分，共15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、鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在很多場景中得到應(yīng)用。關(guān)于鏈表的特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是：（）A.鏈表的存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，可以通過指針來鏈接各個(gè)節(jié)點(diǎn)B.對鏈表進(jìn)行插入和刪除操作時(shí)，不需要移動(dòng)大量元素，效率較高C.鏈表可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，查找任意位置的元素速度很快D.單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表是常見的鏈表類型，它們各有特點(diǎn)和適用場景2、在一個(gè)物流配送系統(tǒng)中，需要根據(jù)各個(gè)配送點(diǎn)的位置和貨物需求，規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線，以最小化運(yùn)輸成本和時(shí)間。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類路徑規(guī)劃問題？（）A.蟻群算法使用的信息素矩陣B.模擬退火算法使用的隨機(jī)數(shù)生成器C.遺傳算法使用的染色體編碼D.A*算法使用的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列3、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)4G通信模塊，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和語音通信功能。4、選擇排序也是一種簡單的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的特點(diǎn)，描述錯(cuò)誤的是（）A.每一輪選擇未排序部分的最小元素與當(dāng)前位置交換B.時(shí)間復(fù)雜度始終為O(n^2)C.是一種不穩(wěn)定的排序算法D.不需要額外的存儲(chǔ)空間5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無線耳機(jī)音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻傳輸和穩(wěn)定的連接。6、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來計(jì)算表達(dá)式的值，例如“(2+3)*4-5”，需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)操作數(shù)和運(yùn)算符，并按照正確的順序進(jìn)行計(jì)算。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出，難以處理表達(dá)式的優(yōu)先級(jí)B.棧，能夠方便地處理運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和計(jì)算順序C.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，不利于表達(dá)式的靈活計(jì)算D.哈希表，主要用于快速查找，不適合表達(dá)式的計(jì)算7、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)地鐵自動(dòng)檢票系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車票驗(yàn)證、扣費(fèi)和閘機(jī)控制功能。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)識(shí)別、入庫和出庫管理。9、假設(shè)在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲(chǔ)和處理這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和定位控制功能。11、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應(yīng)特性。12、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實(shí)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13、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲(chǔ)位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進(jìn)行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間，因此不會(huì)出現(xiàn)存儲(chǔ)空間浪費(fèi)的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID技術(shù)的物品識(shí)別與管理系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確地讀取標(biāo)簽信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量優(yōu)化信號(hào)燈時(shí)間。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明隊(duì)列的應(yīng)用場景，如任務(wù)調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索等，給出相應(yīng)的算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼。2、（本題5分）詳細(xì)說明在平衡二叉樹中，如何通過旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡，以及平衡因子的計(jì)算方法。3、（本題5分）解釋什么是AVL樹，說明其平衡調(diào)整的策略和方法，并給出插入和刪除操作時(shí)的平衡調(diào)整示例。4、（本題5分）請?jiān)敿?xì)闡述在順序表中進(jìn)行插入和刪除操作時(shí)，平均移動(dòng)元素的次數(shù)以及時(shí)間復(fù)雜度，并分析其優(yōu)劣。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)在線寵物管理系統(tǒng)中，需要管理寵物信息、主人信息、寵物健康記錄和疫苗接種情況等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)寵物和主人信息的錄入和修改，寵物健康記錄的跟蹤，疫苗接種的提醒和記錄，并能夠提供寵物健康和養(yǎng)護(hù)的建議。2、（本題5分）某電商平臺(tái)的庫存管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控商品庫存數(shù)量，當(dāng)庫存低于閾值時(shí)自動(dòng)補(bǔ)貨。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)庫存的準(zhǔn)確管理和及時(shí)補(bǔ)貨。3、（本題5分）一個(gè)在線圖書館的書籍借閱系統(tǒng)需要對書籍的借閱情況和讀者信息進(jìn)行管理。書籍信息包括書籍編號(hào)、書名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號(hào)、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲(chǔ)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書籍；（2）讀者歸還書籍；（3）查詢某本書是否可借；（4）統(tǒng)計(jì)某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個(gè)在線音樂制作平臺(tái)需要管理音樂項(xiàng)目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持音樂項(xiàng)目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應(yīng)用，并能夠?qū)崟r(shí)保存和恢復(fù)項(xiàng)目進(jìn)度。5、（本題5分）一個(gè)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)需要管理課程信息，包括課程編號(hào)、課程名稱、授課教師、課程簡介、選課人數(shù)等。平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定課程、按照選課人數(shù)對課程進(jìn)行排序、新增和刪除課程，以及修改課程信息的功能。請?jiān)O(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出完整的代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論其時(shí)間和空間效率。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)平衡二叉樹中插入一個(gè)