西安工業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個校園智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲。2、在一個大型電商平臺的數(shù)據(jù)庫中，需要高效地存儲和檢索商品信息，包括商品名稱、價格、庫存數(shù)量等。同時，要能夠快速地根據(jù)價格范圍、庫存狀態(tài)等條件進行查詢和排序。為了實現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動態(tài)地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進先出的原則存儲商品數(shù)據(jù)C.隊列，先進入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹，能夠快速地進行查找、插入和刪除操作，并支持排序3、在一個大型的電商網(wǎng)站的商品管理系統(tǒng)中，需要快速地查找某個價格范圍內(nèi)的商品信息。假設(shè)商品的價格信息已經(jīng)按照從小到大的順序存儲。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現(xiàn)這個功能？（）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.哈希表和隨機查找4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系緊密相連。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法關(guān)系的描述，不正確的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法的基礎(chǔ)，算法依賴于特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于實現(xiàn)相同的算法，效果可能不同C.算法的設(shè)計和選擇會影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用和效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是相互獨立的，沒有關(guān)聯(lián)5、考慮一個在線游戲排行榜系統(tǒng)，需要實時更新玩家的得分和排名，并能夠快速地獲取前幾名玩家的信息。對于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合是最恰當(dāng)?shù)?？（）A.快速排序和數(shù)組，實現(xiàn)得分排序和排名更新B.歸并排序和鏈表，處理玩家得分?jǐn)?shù)據(jù)C.插入排序和棧，更新玩家排名D.堆排序和優(yōu)先隊列，高效維護排行榜6、在選擇排序算法時，需要考慮多種因素，如數(shù)據(jù)規(guī)模、數(shù)據(jù)特點、時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度等。對于一個基本有序的數(shù)組，以下哪種排序算法的性能較好：（）A.冒泡排序B.快速排序C.插入排序D.選擇排序7、設(shè)計一個數(shù)字電路中的觸發(fā)器電路，如JK觸發(fā)器，分析其工作特性和時序關(guān)系。8、考慮到一個電商網(wǎng)站的購物車功能，用戶可以隨時添加、刪除商品，并且能夠?qū)崟r查看購物車中商品的總價和數(shù)量。為了實現(xiàn)高效的商品操作和實時計算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足這些需求？（）A.棧B.隊列C.優(yōu)先隊列D.雙向鏈表9、設(shè)計一個基于FPGA的圖像識別加速系統(tǒng)，提高圖像識別的速度和準(zhǔn)確率，闡述硬件加速原理和實現(xiàn)。10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是重要的指標(biāo)，以下關(guān)于它們的說法，錯誤的是：（）A.時間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.優(yōu)先考慮時間復(fù)雜度較低的算法，空間復(fù)雜度可以忽略不計D.對于一些特殊的應(yīng)用場景，可能需要在時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度之間進行權(quán)衡11、設(shè)計一個通信系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路，支持ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號進行調(diào)制，并準(zhǔn)確解調(diào)恢復(fù)出原始信號，詳細(xì)說明設(shè)計方案和實現(xiàn)過程。12、設(shè)計一個自動控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。13、設(shè)計一個基于STM8的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，闡述系統(tǒng)組成和控制策略。14、當(dāng)使用數(shù)組實現(xiàn)隊列時，為了避免假溢出，通常采用循環(huán)隊列的方式。假設(shè)一個循環(huán)隊列的容量為10，當(dāng)前隊頭指針為3，隊尾指針為8。此時入隊一個元素后，隊尾指針應(yīng)該指向哪里（）A.9B.0C.7D.115、在一個具有n個節(jié)點的帶權(quán)有向圖中，使用Dijkstra算法求單源最短路徑，其時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，解釋順序表和鏈表的存儲結(jié)構(gòu)特點，并比較它們在插入、刪除和查找操作上的時間復(fù)雜度差異。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個元素的有序數(shù)組中，如何使用二分查找算法查找特定元素，并給出時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的分析。3、（本題5分）深入分析在具有n個元素的數(shù)組中，如何實現(xiàn)堆排序的優(yōu)化版本，提高排序的效率，并給出時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的分析。4、（本題5分）詳細(xì)說明在最短路徑問題的變種中，如多源最短路徑問題，如何求解。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個快遞物流跟蹤系統(tǒng)需要存儲快遞單號、發(fā)件人、收件人、收件地址、當(dāng)前位置、預(yù)計到達時間等信息。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定快遞單號的信息、按照預(yù)計到達時間對快遞進行排序、新增快遞單號、更新快遞的當(dāng)前位置。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)描述算法和代碼實現(xiàn)，同時考慮性能優(yōu)化。2、（本題5分）某電商倉庫管理系統(tǒng)需要存儲貨物的種類、數(shù)量、存放位置和入庫出庫時間等信息。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲貨物信息，支持貨物的入庫、出庫、盤點和庫存查詢操作，并能夠根據(jù)貨物的入庫時間和保質(zhì)期進行優(yōu)先出庫處理。3、（本題5分）一個在線家居設(shè)計平臺需要存儲家具模型、用戶設(shè)計方案和材料清單。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來方便用戶設(shè)計和修改方案，并生成報價單。4、（本題5分）一個電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關(guān)商品。用戶的行為數(shù)據(jù)以字符串的形式存儲，使用后綴樹來處理這些數(shù)據(jù)。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據(jù)用戶的當(dāng)前瀏覽行為預(yù)測可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數(shù)據(jù)；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時，如何優(yōu)化后綴樹的性能。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某電商平臺的客戶評價系統(tǒng)需要記錄客戶對商品的評價內(nèi)容、評價星級、評價時間等信息。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些評價數(shù)據(jù)，支持按商品、評價時間、評價星級等條件進行查詢和統(tǒng)計，能夠快速獲取熱門商品的評價信息和客戶的總體滿意度。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個基于堆的存儲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)優(yōu)先隊列，支持優(yōu)先級動態(tài)調(diào)整。2、（