中國(guó)傳媒大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法（Python）》2023-2024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2頁(yè)，共2頁(yè)中國(guó)傳媒大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法（Python）》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、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2、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小并且能夠快速查找最大元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和修改可能是最合適的？（）A.最大堆B.最小堆C.鏈表D.數(shù)組3、若對(duì)一棵二叉排序樹進(jìn)行中序遍歷，得到的序列是一個(gè)有序序列，這是因?yàn)槎媾判驑涞亩x具有以下哪個(gè)特性？（）A.左子樹節(jié)點(diǎn)值小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹節(jié)點(diǎn)值大于根節(jié)點(diǎn)值B.根節(jié)點(diǎn)值大于左子樹所有節(jié)點(diǎn)值，小于右子樹所有節(jié)點(diǎn)值C.每個(gè)節(jié)點(diǎn)的左子樹和右子樹的高度差不超過(guò)1D.所有節(jié)點(diǎn)的值互不相同4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)銀行自動(dòng)取款機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)取款、存款、轉(zhuǎn)賬等功能。5、字符串匹配是一個(gè)常見的問(wèn)題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過(guò)程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時(shí)回溯主串指針和模式串指針6、基于通信中的頻譜資源管理技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)頻譜分配系統(tǒng)，提高頻譜利用率。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LDO的低壓差線性穩(wěn)壓器，輸出電壓為3.3V，最大輸出電流為1A，給出電路原理圖和性能分析。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)加密解密系統(tǒng)，采用對(duì)稱或非對(duì)稱加密算法。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)工位的順序控制、邏輯控制和故障診斷，提供控制程序和I/O分配表。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻壓縮系統(tǒng)，采用H.264或H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的壓縮。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的微分器電路，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行微分運(yùn)算，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別簡(jiǎn)單的物體和形狀，給出硬件設(shè)計(jì)和算法流程。13、數(shù)組是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有固定的大小和連續(xù)的存儲(chǔ)方式。以下關(guān)于數(shù)組的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)組可以通過(guò)下標(biāo)快速訪問(wèn)元素，但插入和刪除元素時(shí)可能需要移動(dòng)大量元素，效率較低B.多維數(shù)組在內(nèi)存中也是連續(xù)存儲(chǔ)的，通過(guò)計(jì)算偏移量可以快速定位元素C.數(shù)組的長(zhǎng)度在創(chuàng)建后不能改變，若要?jiǎng)討B(tài)改變數(shù)組大小，需要重新分配內(nèi)存并復(fù)制元素D.數(shù)組適用于元素?cái)?shù)量固定且操作主要為查找的情況，對(duì)于頻繁插入和刪除的應(yīng)用不太合適，且其空間利用率總是最優(yōu)的14、在一個(gè)圖像處理程序中，需要對(duì)圖像的像素進(jìn)行頻繁的操作和存儲(chǔ)。如果圖像是一個(gè)二維的灰度圖像，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合存儲(chǔ)像素值的？（）A.二維數(shù)組，直觀表示圖像像素B.鏈表數(shù)組，每個(gè)鏈表存儲(chǔ)一行像素C.二叉樹，按照像素值大小存儲(chǔ)D.哈希表，通過(guò)像素坐標(biāo)映射值15、設(shè)計(jì)一個(gè)紅外遙控系統(tǒng)，能夠通過(guò)遙控器對(duì)設(shè)備進(jìn)行開、關(guān)、音量調(diào)節(jié)等操作，遙控距離不小于5米。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）鏈表的插入排序有哪些步驟？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述其實(shí)現(xiàn)過(guò)程。2、（本題5分）詳細(xì)闡述深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法在圖中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以及它們的時(shí)間復(fù)雜度和應(yīng)用。3、（本題5分）論述如何使用貪心算法解決最優(yōu)裝載問(wèn)題。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某音樂(lè)平臺(tái)需要對(duì)用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等?？紤]使用左偏樹來(lái)存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對(duì)用戶的歌曲進(jìn)行排序。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)公交路線的信息，如路線編號(hào)、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、途經(jīng)站點(diǎn)、發(fā)車時(shí)間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長(zhǎng)度對(duì)路線進(jìn)行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時(shí)間等功能。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)描述算法設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)健身房管理系統(tǒng)需要記錄會(huì)員的信息、鍛煉計(jì)劃、課程預(yù)約和消費(fèi)記錄。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化會(huì)員管理和服務(wù)提供。4、（本題5分）在一個(gè)在線電影票務(wù)系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預(yù)訂和取消，票房數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠?qū)崟r(shí)顯示座位的預(yù)訂情況和優(yōu)化排片策略。5、（本題5分）一個(gè)在線健身課程平臺(tái)需要管理課程視頻、學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度、打卡記錄和教練評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化用戶體驗(yàn)和課程管理。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1