裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁聊城大學東昌學院《數據結構與算法（Python）》

2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、設計一個簡單的數字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設置時間和鬧鐘功能。2、考慮哈希沖突的解決方法，開放定址法和鏈地址法是常見的策略。假設一個哈希表的負載較高，容易發生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現更好（）A.開放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無法確定3、設計一個基于FPGA的數字通信收發系統，支持常見的通信協議，如UART、SPI等。4、設計一個用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。5、設計一個用于衛星通信的低噪聲放大器（LNA），工作頻率在Ku波段，噪聲系數小于1dB，增益大于20dB，闡述電路設計和器件選型。6、字符串在計算機程序中經常被處理。假設我們正在對兩個字符串進行操作。以下關于字符串的描述，哪一項是不準確的？（）A.字符串的存儲方式可以是字符數組或字符指針B.字符串的比較可以通過逐個字符比較來實現C.字符串的常見操作包括查找、替換、拼接等，它們的時間復雜度通常與字符串的長度成正比D.所有的字符串操作算法的時間復雜度都是最優的，無法進一步優化7、想象一個需要對大量文本進行詞頻統計的任務，以下哪種數據結構可以高效地存儲和查詢詞頻信息？（）A.二叉樹，構建和查詢效率一般B.哈希表，能夠快速插入和查找詞頻C.鏈表，插入和查找操作效率低D.數組，不便于動態添加和查找不同的詞8、設計一個基于STM32的無刷直流電機驅動系統，采用FOC控制算法，實現精確調速和位置控制，給出系統組成和軟件流程。9、假設在一個基因序列分析程序中，需要快速比較兩個基因序列的相似性，并找出最長的公共子序列。為了實現這個功能，以下哪種數據結構和算法可以被應用？（）A.動態規劃結合二維數組B.貪心算法結合鏈表C.回溯算法結合棧D.分治算法結合樹10、在一個編譯器的符號表實現中，需要存儲變量名、類型、作用域等信息，并能夠快速查找、插入和刪除符號。以下哪種數據結構可能是最適合的？（）A.紅黑樹，平衡的搜索結構B.鏈表，動態操作方便C.棧，后進先出管理符號D.隊列，先進先出處理符號11、設計一個簡單的圖像采集系統，使用攝像頭采集圖像數據，并通過接口傳輸到計算機進行處理和顯示，包括硬件接口設計和驅動程序編寫。12、哈希表是一種高效的數據結構。以下關于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數將關鍵字映射到存儲位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關鍵字映射到了相同的存儲位置D.哈希表不需要處理哈希沖突13、在數據結構的實現中，常常需要進行空間復雜度的分析。以下關于空間復雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復雜度是指算法在運行過程中所占用的存儲空間的量度，包括輸入數據占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復雜度通常為O(1)，因為它不需要額外的存儲空間來存儲排序過程中的數據C.鏈表的空間復雜度主要取決于節點的數量，而不考慮指針所占用的空間D.空間復雜度的分析只考慮數據結構本身所占用的空間，不考慮操作系統和編譯器等因素的影響14、設計一個基于藍牙技術的無線數據傳輸系統，實現兩個設備之間的穩定數據通信，考慮傳輸距離和數據速率。15、運用集成電路知識，設計一款用于智能門鎖的指紋識別芯片，具備快速準確的識別能力和高安全性。16、設計一個智能溫度傳感器，能夠實時測量環境溫度并通過無線方式將數據傳輸到接收端，具備低功耗和高精度的特點。17、根據傳感器技術，設計一個用于工業環境的粉塵濃度監測系統，及時預警粉塵超標情況。18、哈希表是一種用于快速查找的數據結構。假設我們正在使用一個哈希表存儲數據。以下關于哈希表的描述，哪一項是不準確的？（）A.哈希函數用于將關鍵字映射到哈希表中的位置，理想情況下不同的關鍵字應映射到不同的位置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間復雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受哈希函數的選擇和表的裝填因子的影響19、考慮哈希表這種數據結構，它通過哈希函數將鍵映射到存儲位置。假設需要快速查找和插入大量的數據，并且數據的分布比較均勻。以下關于哈希表的負載因子，哪個說法是正確的（）A.負載因子越大，哈希表的性能越好B.負載因子越小，哈希表的性能越好C.負載因子對哈希表的性能沒有影響D.負載因子應根據具體情況選擇一個合適的值20、假設在一個算法競賽中，需要在有限的時間內解決一個涉及大量數據處理和復雜邏輯的問題。在選擇數據結構時，以下哪個因素通常是最關鍵的考慮因素？（）A.空間復雜度B.時間復雜度C.代碼實現的難度D.數據結構的通用性21、利用電力電子技術設計一個電動汽車電池管理系統，實現電池狀態監測和充放電控制。22、設計一個基于數字信號處理器（DSP）的音頻濾波系統，能夠實現對音頻信號的低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波參數可調節。23、設計一個數字電壓表擴展電路，能夠增加電壓表的測量范圍和精度，并且具有自動量程切換功能。24、考慮到一個數據庫系統的索引結構，為了能夠快速地進行范圍查詢和隨機訪問，同時保持較好的空間利用率和插入、刪除性能，以下哪種數據結構可能會被采用？（）A.B+樹B.紅黑樹C.AVL樹D.字典樹25、設計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統，能夠實現視頻的縮放、旋轉和色彩調整等功能。26、在數據結構的實際應用中，根據不同的需求選擇合適的數據結構非常重要。以下場景中，不適合使用鏈表的是（）A.需要頻繁在表頭或表尾進行插入和刪除操作B.對數據的隨機訪問要求較高C.數據量不確定，需要動態分配內存D.存儲空間有限，需要節省內存27、在一個實時數據處理系統中，需要不斷地接收新的數據，并在固定的時間間隔內計算數據的平均值、中位數和標準差等統計信息。為了高效地完成這些計算，以下哪種數據結構可能是最合適的？（）A.雙端隊列，存儲最新的數據B.優先隊列，快速獲取最大和最小數據C.循環隊列，實現數據的輪轉存儲D.有序數組，便于進行統計計算28、設計一個通信系統調制解調模塊的測試方案，包括測試信號的生成、設備的連接和測試結果的分析。29、在數據結構的實際應用中，可能需要對不同的數據結構進行組合和改進。以下關于數據結構組合和改進的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結合起來，解決哈希沖突時采用鏈表存儲沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎上增加平衡機制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進行優化時，可以使用鄰接多重表來代替鄰接表，以減少存儲空間和提高操作效率D.數據結構的組合和改進是沒有限制的，可以隨意創造新的數據結構，而不需要考慮其合理性和實用性30、設計一個基于Wi-Fi的遠程監控系統，使用攝像頭采集圖像，并通過網絡將圖像傳輸到遠程客戶端進行實時監控。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某高校的選課系統需要處理學生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學生的選課需求。設計合適的數據結構和算法，實現選課過程的高效管理。2、（本題5分）一個在線招聘系統需要管理職位信息，包括職位編號、職位名稱、工作地點、薪資范圍、招聘人數等。系統要支持快速查找特定職位、按照薪資范圍對職位進行排序、新增職位、修改職位信息、關閉招聘職位。請確定恰當的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，以及性能優化策略。3、（本題5分）某城市的公交路線管理系統需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點站、終點站、途經站點、發車時間等。系統要實現快速查找特定路線、按照路線長度對路線進行排序、新增和刪除路線、修改路線的發車時間等功能。請確定合適的數據結構，并詳細描述算法設計和代碼實現，同時分析其時間和空間復雜度。4、（本題5分）某醫院的信息系統需要存儲患者的病歷信息，包括基本信息、診斷結果、治療方案、用藥記錄等。設計一種數據結構，能夠方便地按照患者編號、疾病類型或治療時間進行查詢和統計，并支持新病歷的錄入和舊病歷的修改。5、（本題5分）某在線招聘平臺的簡歷篩選系統需要根據職位要求對求職者的簡歷進行篩選和匹配。簡歷包括求職者ID、個人信息、教育背景、工作經歷、技能證書，職位要求包括職位ID、所需技能、工作經驗、學歷要求。設計數據結構來存儲簡歷和職位要求數據，實現快速準確的篩選和匹配，并向招聘者推薦合適的簡歷。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述冒泡排序算法的基本思想和優化策略，分析其在不同規模數據下的性能表現。2、（本題5分）論述伸展樹在刪除元素后的調整機制和性能影響。3、（本題5分）解釋圖的連通性問題的其他變體，如強連通分量的數量、弱連通分量的合并等問題及解決方法。4、（本題5