重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綜合實(shí)踐》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、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统d報(bào)警等功能。2、當(dāng)使用快速排序算法對一個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序時(shí)，選擇基準(zhǔn)元素的策略對算法的性能有很大影響。假設(shè)總是選擇數(shù)組的第一個(gè)元素作為基準(zhǔn)，在某些特殊情況下可能會(huì)導(dǎo)致算法的性能變差。以下哪種情況可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象（）A.數(shù)組已經(jīng)是有序的B.數(shù)組元素的值都相同C.數(shù)組元素隨機(jī)分布D.以上情況都不會(huì)3、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線充電器，能夠?yàn)槭謾C(jī)等設(shè)備進(jìn)行無線充電，給出充電器的電路原理和設(shè)計(jì)參數(shù)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的求和放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)輸入信號(hào)的加權(quán)求和。5、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的應(yīng)用，說法不正確的是（）A.可以將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式，然后利用棧進(jìn)行求值B.棧可以保存操作數(shù)和運(yùn)算符，按照運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算C.對于復(fù)雜的表達(dá)式，棧的使用可以簡化求值過程D.棧在表達(dá)式求值中只能用于中綴表達(dá)式，不能用于后綴表達(dá)式6、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的棧空間，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變7、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來管理一個(gè)圖書館的書籍庫存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書籍信息。考慮到書籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對較低C.棧，遵循后進(jìn)先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，適用于排隊(duì)場景，不太適合此庫存管理需求8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示和分析，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的物料分揀系統(tǒng)，能夠根據(jù)物料的顏色、形狀等特征自動(dòng)進(jìn)行分揀。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。12、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電壓基準(zhǔn)源，提供穩(wěn)定的參考電壓，具有低溫度系數(shù)和高電源抑制比。13、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于深度優(yōu)先搜索的描述，不正確的是（）A.采用棧來實(shí)現(xiàn)B.可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)訪問節(jié)點(diǎn)的情況C.對于連通圖，能遍歷到所有節(jié)點(diǎn)D.可以用于求解圖的連通分量14、字符串的操作和處理在計(jì)算機(jī)編程中經(jīng)常遇到。對于字符串的匹配算法，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.樸素的字符串匹配算法通過逐個(gè)字符比較來查找模式串在主串中的位置，時(shí)間復(fù)雜度較高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通過利用已經(jīng)匹配的部分信息來提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法從右向左比較字符，在某些情況下性能優(yōu)于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度都是O(m*n)，其中m是模式串長度，n是主串長度15、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)電路，能夠根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)控制加熱或冷卻設(shè)備，使環(huán)境溫度保持在設(shè)定值附近，精度為±1℃。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）論述AVL樹在插入和刪除操作時(shí)的平衡調(diào)整對樹的整體結(jié)構(gòu)的影響。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)二叉樹中進(jìn)行中序遍歷的非遞歸多線程實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢和潛在問題。3、（本題5分）論述在樹的平衡調(diào)整算法中，如何分析旋轉(zhuǎn)操作對樹的高度和性能的影響。4、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何找出所有的強(qiáng)連通分量，給出一種有效的算法并分析其時(shí)間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某醫(yī)院的病人管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)病人的基本信息、病歷、診斷結(jié)果和治療方案等。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)病人信息，實(shí)現(xiàn)病人信息的添加、刪除、查找和修改操作，并能夠根據(jù)病情嚴(yán)重程度對病人進(jìn)行排序和優(yōu)先處理。2、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄圖書的借閱者、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否逾期等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時(shí)提醒借閱者歸還圖書并統(tǒng)計(jì)圖書的借閱頻率。3、（本題5分）一個(gè)科研項(xiàng)目管理系統(tǒng)需要對項(xiàng)目的進(jìn)展情況和參與人員進(jìn)行跟蹤。項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目名稱、負(fù)責(zé)人、起止時(shí)間、進(jìn)展?fàn)顟B(tài)等，參與人員信息包括人員編號(hào)、姓名、參與項(xiàng)目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲(chǔ)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)項(xiàng)目的詳細(xì)信息；（2）添加新的項(xiàng)目或人員；（3）刪除已完成的項(xiàng)目或離職人員；（4）統(tǒng)計(jì)每個(gè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)的項(xiàng)目數(shù)量。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)在線購物車系統(tǒng)需要管理商品信息，包括商品編號(hào)、商品名稱、商品數(shù)量、商品單價(jià)、總價(jià)等。系統(tǒng)要能夠快速計(jì)算購物車總價(jià)、按照商品單價(jià)對商品進(jìn)行排序、添加商品、修改商品數(shù)量、刪除商品。請?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)用戶的購買偏好和趨勢。購買記錄存儲(chǔ)在一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計(jì)一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶購買不同商品的次數(shù)，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。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)回溯程序，解決數(shù)獨(dú)問題，