長(zhǎng)沙師范學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析（創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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)長(zhǎng)沙師范學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析（創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能工廠的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足生產(chǎn)設(shè)備的高速通信和協(xié)同工作需求。2、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點(diǎn)。以下關(guān)于迪杰斯特拉算法的描述，錯(cuò)誤的是（）A.它能求出從源點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑B.每次都選擇距離源點(diǎn)最近的未確定最短路徑的頂點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展C.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(V2)，其中V是頂點(diǎn)的數(shù)量D.該算法不能處理帶有負(fù)權(quán)邊的圖3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。4、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)文本編輯軟件，需要能夠快速地對(duì)輸入的文本進(jìn)行插入、刪除和查找操作。同時(shí)，要能夠高效地實(shí)現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲(chǔ)文本數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進(jìn)行插入和刪除C.棧，用于實(shí)現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的低通濾波，截止頻率為2kHz，采樣頻率為10kHz。6、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用一個(gè)哈希表存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以下關(guān)于哈希表的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.哈希函數(shù)用于將關(guān)鍵字映射到哈希表中的位置，理想情況下不同的關(guān)鍵字應(yīng)映射到不同的位置B.處理哈希沖突的常見方法有開放地址法和鏈地址法C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受哈希函數(shù)的選擇和表的裝填因子的影響7、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用USB3.0接口，傳輸速率達(dá)到5Gbps，說(shuō)明硬件選型和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。8、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9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC的壓力測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量范圍為0-100MPa，精度為0.1MPa，通過(guò)串口將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。10、考慮到一個(gè)航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要快速查找和預(yù)訂特定日期和航線的航班座位。同時(shí)，還需要能夠根據(jù)座位的可用性進(jìn)行靈活的分配和調(diào)整。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠滿足這樣復(fù)雜的需求？（）A.線段樹B.二叉堆C.哈希表結(jié)合鏈表D.跳表結(jié)合平衡樹11、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號(hào)，用于系統(tǒng)性能測(cè)試。12、設(shè)計(jì)一個(gè)LED調(diào)光電路，能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，調(diào)光范圍為0%到100%，并且具有記憶功能。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)，采用差錯(cuò)控制編碼提高傳輸可靠性，包括編碼和解碼電路設(shè)計(jì)以及性能測(cè)試。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ恼Z(yǔ)音指令進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)，分析其識(shí)別準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性。15、插入排序也是一種基本的排序算法。對(duì)于插入排序的特點(diǎn)和性能，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判蛐蛄械暮线m位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序在數(shù)據(jù)基本有序時(shí)性能較好D.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)循環(huán)雙鏈表中實(shí)現(xiàn)插入和刪除操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋什么是左偏樹，并說(shuō)明其在優(yōu)先隊(duì)列中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組中，進(jìn)行荷蘭國(guó)旗問(wèn)題的劃分，分析所使用的算法和時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）解釋如何在一個(gè)帶權(quán)無(wú)向圖中計(jì)算所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最大權(quán)值路徑。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)菜品信息，如菜品編號(hào)、菜品名稱、菜品價(jià)格、菜品分類、銷量等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定菜品、按照銷量對(duì)菜品進(jìn)行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化方法。2、（本題5分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)患者的病歷信息，包含患者編號(hào)、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對(duì)病歷進(jìn)行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。3、（本題5分）某城市的垃圾分類管理系統(tǒng)需要記錄垃圾投放點(diǎn)信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。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)垃圾投放點(diǎn)的管理，垃圾類型的分類和統(tǒng)計(jì)，分類情況的監(jiān)督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準(zhǔn)確性。4、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)各個(gè)路口的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。路口信息和車流量數(shù)據(jù)以廣義表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當(dāng)路口設(shè)置發(fā)生變化時(shí)，更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（4）按照車流量對(duì)路口進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時(shí)長(zhǎng)等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)時(shí)更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時(shí)長(zhǎng)等條件進(jìn)行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時(shí)的排名調(diào)整。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，利用二叉樹結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)整數(shù)數(shù)組進(jìn)行快速查找和刪除指定