石家莊學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》2023-2024學(xué)年第二學(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頁石家莊學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》

2023-2024學(xué)年第二學(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25個(gè)小題，每小題1分，共25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、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2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙4.0技術(shù)的智能血壓計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)血壓變化，并提供健康建議。3、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)存管理系統(tǒng)，需要有效地分配和回收內(nèi)存塊，并能夠快速地查找合適大小的空閑內(nèi)存區(qū)域。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決內(nèi)存管理的問題？（）A.伙伴系統(tǒng)和首次適應(yīng)算法B.堆排序和最佳適應(yīng)算法C.冒泡排序和最壞適應(yīng)算法D.快速排序和循環(huán)首次適應(yīng)算法4、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組，采用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其最壞情況下的比較次數(shù)為（）A.log?nB.nC.n/2D.log?n-15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制水泵的啟停，保持水位在設(shè)定范圍內(nèi)。6、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶放大器，能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。7、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的敘述中，不正確的是（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置來排序B.冒泡排序在最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.冒泡排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法8、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)文本編輯器中的撤銷和重做功能，需要能夠高效地存儲(chǔ)操作歷史，并支持快速的回退和前進(jìn)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳選擇？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的操作歷史，擴(kuò)展困難B.雙向鏈表，方便在兩端進(jìn)行插入和刪除操作，適合存儲(chǔ)操作歷史C.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不太適合存儲(chǔ)簡單的操作歷史D.哈希表，查找效率高，但不便于維護(hù)操作的順序9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制、刀具補(bǔ)償和故障報(bào)警功能。10、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用于管理學(xué)生的成績信息，包括學(xué)號(hào)、姓名、各科成績等。需要支持快速插入新的學(xué)生成績、按照成績進(jìn)行排序以及查找特定學(xué)生的成績。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最理想的？（）A.使用鏈表存儲(chǔ)學(xué)生信息，再使用冒泡排序進(jìn)行排序B.用數(shù)組存儲(chǔ)學(xué)生信息，采用快速排序算法排序C.構(gòu)建二叉搜索樹來存儲(chǔ)學(xué)生信息，實(shí)現(xiàn)快速查找和排序D.利用哈希表存儲(chǔ)學(xué)生信息，不進(jìn)行排序操作11、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊的智能血糖儀，能夠測(cè)量血糖值，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP進(jìn)行記錄和分析。13、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器功率擴(kuò)展電路，能夠增加放大器的輸出功率，滿足更大功率的音頻播放需求。14、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算和預(yù)測(cè)模塊，分析軌道精度。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，排序算法用于將元素按照特定的順序排列。以下關(guān)于排序算法的描述，不正確的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置，將最大的元素逐步“冒泡”到末尾B.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判虿糠值倪m當(dāng)位置，適用于小規(guī)模數(shù)據(jù)C.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)據(jù)分為兩部分，然后對(duì)兩部分分別遞歸排序D.所有排序算法的時(shí)間復(fù)雜度在最好、平均和最壞情況下都是相同的，不受數(shù)據(jù)分布的影響16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、動(dòng)作控制和故障診斷功能。18、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，不正確的是（）A.每次比較相鄰的兩個(gè)元素，將較大的元素向后移動(dòng)B.經(jīng)過n-1輪比較，就可以將數(shù)組排序完成C.冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，在所有情況下性能都較差D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法19、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時(shí)的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱分析。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的縮放、旋轉(zhuǎn)和色彩調(diào)整等功能。21、在圖的算法中，最小生成樹算法用于構(gòu)建連通圖的最小代價(jià)生成樹，以下關(guān)于最小生成樹算法的描述，正確的是：（）A.Prim算法和Kruskal算法都能得到圖的最小生成樹，但算法思想不同B.Prim算法從圖中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始構(gòu)建生成樹，Kruskal算法則從邊的集合開始C.最小生成樹的權(quán)值之和是唯一確定的，與算法的選擇無關(guān)D.對(duì)于稠密圖，Kruskal算法的效率高于Prim算法；對(duì)于稀疏圖，Prim算法更優(yōu)22、設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量有效數(shù)據(jù)采集方案，分析節(jié)點(diǎn)能耗和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。23、設(shè)計(jì)一個(gè)液晶顯示的驅(qū)動(dòng)電源，能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流，具有過壓、過流保護(hù)功能。24、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。25、當(dāng)使用快速排序算法對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序時(shí)，選擇基準(zhǔn)元素的策略對(duì)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)二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組中，找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素，分析所使用的算法和時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）論述在拓?fù)渑判虻膽?yīng)用擴(kuò)展中，如何解決資源分配或任務(wù)調(diào)度問題。3、（本題5分）闡述隊(duì)列在網(wǎng)絡(luò)通信中的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)包的傳輸、流量控制等，并解釋其作用。4、（本題5分）詳細(xì)說明選擇排序算法的基本思想和在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度分析。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)學(xué)校的教師培訓(xùn)需求調(diào)查信息，支持分析教師的培訓(xùn)需求。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用線段樹和迪杰斯特拉算法的結(jié)合，為一個(gè)城市的物流配送中心規(guī)劃多個(gè)配送點(diǎn)到客戶的最優(yōu)路線。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在字符串中查找最長不重復(fù)子串，輸出子串和長度。4、（本題5分）基于AVL樹結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用于存儲(chǔ)股票的價(jià)格信息，實(shí)現(xiàn)股票價(jià)格的插入、刪除和查找操作，并保持樹的平衡。5、（本題5分）基于AVL樹和廣度優(yōu)先搜索算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)中找出具有最多共同好友的用戶對(duì)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某在線教育平臺(tái)需要對(duì)課程的章節(jié)內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行管理。課程信息包括課程編號(hào)、章節(jié)標(biāo)題、內(nèi)容、學(xué)習(xí)進(jìn)度等，學(xué)生信息包括學(xué)生編號(hào)、學(xué)習(xí)的課程等。這些信息以塊狀鏈表的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)學(xué)生在某門課程中的學(xué)習(xí)進(jìn)度；（2）更新學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度；（3）按照學(xué)習(xí)進(jìn)度對(duì)學(xué)生進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)某門課程的學(xué)習(xí)完成率。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某電商倉庫管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)貨物的種類、數(shù)量、存放位置和入庫出庫時(shí)間等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)貨物信息，支持貨物的入庫、出庫、盤點(diǎn)