站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁廣東第二師范學院

《數據結構實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設一個圖有100個頂點，如果邊的數量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定2、隊列可以用于實現廣度優先遍歷算法。在廣度優先遍歷中，以下關于隊列的使用描述錯誤的是（）A.從起始節點開始，將其入隊B.每次取出隊頭節點，并將其未訪問的鄰接節點入隊C.直到隊列為空，遍歷結束D.隊列中的節點順序與遍歷順序無關3、設計一個直流穩壓電源，能夠輸出穩定的直流電壓，具有過壓保護、過流保護等功能。4、設計一個高速光纖通信系統，傳輸速率達到100Gbps，說明系統組成和關鍵器件選型。5、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個基準元素，將數組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準元素，右邊部分的元素都大于等于基準元素。以下關于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩定的排序算法C.快速排序的平均時間復雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復雜度為O(logn)6、設計一個基于單片機的太陽能路燈控制器，根據光照和時間自動控制路燈的開關和亮度。7、設計一個音頻濾波器組，實現對不同頻段音頻的分離和處理，給出電路結構和濾波器參數設計。8、在數據結構的實現中，動態內存分配是常見的操作。假設我們正在動態分配內存來存儲數據結構。以下關于動態內存分配的描述，哪一項是不準確的？（）A.使用動態內存分配可以根據實際需求靈活地調整數據結構的大小B.動態內存分配需要注意內存泄漏和內存碎片的問題C.釋放動態分配的內存時，必須使用對應的釋放函數，否則會導致內存泄漏D.只要程序正常結束，動態分配的內存會自動釋放，不需要手動處理9、設計一個通信系統中的多輸入多輸出（MIMO）傳輸方案，分析系統容量和誤碼率性能。10、運用通信網絡原理，設計一個物流配送中心的貨物跟蹤系統的網絡方案，實時掌握貨物位置和狀態。11、設計一個基于數字濾波器的信號去噪系統，分析去噪效果和對原始信號的保真度。12、在一個長度為n的字符串中，使用樸素的模式匹配算法查找一個長度為m的子串，其最壞情況下的時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(m)C.O(nm)D.O(n+m)13、設計一個基于藍牙5.0的音頻傳輸系統，能夠實現高品質音頻無線傳輸，給出系統架構和藍牙協議配置。14、設計一個太陽能路燈控制器智能調光與節能電路，能夠根據環境光照強度和交通流量自動調節路燈亮度，實現節能的同時保證照明效果。15、堆排序是基于二叉堆數據結構的排序算法。假設我們正在使用堆排序對數組進行排序。以下關于堆排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.堆排序首先將數組構建成一個最大堆或最小堆，然后逐步取出堆頂元素并調整堆B.堆排序的時間復雜度為O(nlogn)，空間復雜度為O(1)C.堆排序在排序過程中不需要額外的輔助空間，是一種原地排序算法D.堆排序適用于對大規模數據進行排序，但在數據量較小時性能不如其他排序算法二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）對于一個具有n個元素的數組，如何使用冒泡排序算法進行優化以提高效率？2、（本題5分）詳細論述在二叉搜索樹中，刪除一個節點的具體過程，包括三種不同情況的處理方法。3、（本題5分）論述在二叉樹的平衡調整中，如何通過平衡因子的動態計算來決定調整策略。4、（本題5分）鏈表的插入和刪除操作與數組相比有哪些優勢？請舉例說明。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個學校的考場安排管理系統需要存儲考場的信息，如考場編號、考場位置、容納人數、考試科目、考試時間等。系統要支持快速查找特定考場、按照容納人數對考場進行排序、新增考場安排、修改考試時間、刪除不再使用的考場。請選擇恰當的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，以及性能評估。2、（本題5分）某醫院的病歷管理系統需要對患者的病歷信息進行高效存儲和檢索。病歷信息包括患者編號、姓名、病癥、治療方案、主治醫師等。考慮使用B樹或B+樹來存儲這些信息。請設計數據結構并實現以下功能：（1）插入一個新的病歷；（2）刪除一個指定的病歷；（3）根據患者編號快速查找病歷；（4）按病癥對病歷進行排序并輸出。分析所設計數據結構和算法的性能。3、（本題5分）某在線音樂平臺需要對用戶的播放記錄和收藏歌曲進行管理，以便為用戶提供個性化的音樂推薦。設計數據結構來存儲這些信息，并設計算法實現個性化推薦功能。4、（本題5分）一個在線音樂平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲名稱、歌手、專輯、時長、播放次數等。設計一種數據結構來存儲音樂文件信息，支持快速查找、排序和更新歌曲信息，并能夠統計歌手的歌曲播放總次數和熱門歌曲排行榜。5、（本題5分）一個電商網站的推薦系統需要根據用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關商品。用戶的行為數據以字符串的形式存儲，使用后綴樹來處理這些數據。請設計算法實現以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據用戶的當前瀏覽行為預測可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數據；（4）處理大量用戶數據時，如何優化后綴樹的性能。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個算法，實現二叉搜索樹中序遍歷的非遞歸方式，分析其與遞歸方式的性能差異。2