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《數據結構及算法（Python）》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、設計一個基于無線通信模塊的遠程抄表系統，實現對電表、水表、氣表數據的遠程采集。2、設計一個數字信號調制解調多模式電路，能夠支持多種調制解調方式，提高通信的靈活性。3、設計一個基于ZigBee技術的無線智能家居安防系統，能夠實時監測門窗狀態、煙霧濃度、入侵情況等，并進行報警。4、設計一個基于單片機的智能家居控制系統，能夠實現對燈光、窗簾、空調等設備的遠程控制和智能場景切換功能。5、基于通信編碼技術設計一個糾錯編碼系統，能夠對傳輸的數據進行編碼和糾錯，提高數據傳輸的可靠性。6、快速排序也是一種常用的排序算法。假設我們正在使用快速排序對數組進行排序。以下關于快速排序的描述，哪一項是不準確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數組分成兩部分，然后對這兩部分分別排序B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)，但在最壞情況下會退化為O(n^2)C.選擇合適的基準元素可以提高快速排序的性能，通常選擇數組的中間元素作為基準D.快速排序是一種穩定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變7、設計一個電子血壓計數據分析電路，能夠對血壓計測量的數據進行分析和統計，為醫療診斷提供參考。8、設計一個基于RFID技術的門禁系統，能夠識別合法的RFID標簽并控制門的開關，描述系統的硬件組成和軟件流程。9、使用集成電路設計一個運算放大器，給出性能指標要求和電路設計方案，并進行仿真驗證。10、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構建和維護比較簡單，不需要復雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹11、假設正在設計一個程序，用于管理學生的成績信息，包括學號、姓名、各科成績等。需要支持快速插入新的學生成績、按照成績進行排序以及查找特定學生的成績。在這種情況下，以下哪種數據結構組合可能是最理想的？（）A.使用鏈表存儲學生信息，再使用冒泡排序進行排序B.用數組存儲學生信息，采用快速排序算法排序C.構建二叉搜索樹來存儲學生信息，實現快速查找和排序D.利用哈希表存儲學生信息，不進行排序操作12、設計一個基于ADC和微控制器的風速風向測量系統，能夠同時測量風速和風向，并實時顯示。13、當處理一個動態增長和收縮的數據集合時，例如一個不斷有元素插入和刪除的集合，以下哪種數據結構在空間利用和操作效率上可能表現更優（）A.數組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹14、已知一個棧的進棧序列為1，2，3，4，5。則下列序列中，不可能是出棧序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，515、在一個數據庫系統的緩沖區管理中，需要有效地存儲和替換緩沖區內的數據頁，以提高數據庫的訪問性能。以下哪種數據結構和算法常用于緩沖區的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進先出）算法和隊列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機）算法和數組16、設計一個高頻變壓器，工作頻率在100kHz，輸入電壓為24V，輸出電壓為12V/5A，給出變壓器參數計算和繞制方法。17、在一個操作系統的進程調度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統根據進程的優先級和等待時間進行調度。以下哪種數據結構可以有效地管理進程的狀態和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數據B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數組，按固定順序存儲進程D.堆，根據優先級調整進程位置18、設計一個直流穩壓電源，能夠將輸入的不穩定直流電壓轉換為穩定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內調節，給出電路原理圖和元件參數選擇。19、利用傳感器技術，設計一個水質監測系統，能夠實時檢測水中的溫度、酸堿度、溶解氧等參數。20、設計一個基于光纖通信的遠程數據傳輸系統，能夠在長距離傳輸中保持高速和穩定的數據傳輸性能。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細闡述基數排序中如何處理不同進制的數據。2、（本題5分）論述如何優化哈希表的性能以應對高并發訪問。3、（本題5分）詳細闡述在圖的最短路徑算法中，如何處理動態的邊權值變化。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，解決荷蘭國旗問題，對給定的數組進行劃分，輸出劃分后的數組。2、（本題5分）設計一個程序，使用雙向鏈表存儲一組浮點數，實現鏈表的插入排序。3、（本題5分）設計一個程序，利用后綴樹和拓撲排序算法的結合，安排一個生產流程中各個工序的先后順序，確保高效生產。4、（本題5分）設計一個數據結構和算法，模擬一個酒店預訂系統，能夠存儲房間信息（房間編號、房間類型、價格、是否可預訂等），支持客人的預訂、取消預訂和查詢功能。5、（本題5分）給定一組任務和它們的截止時間，設計算法使用貪心策略安排任務，使完成的任務數量最多。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個電商平臺的售后服務管理系統需要存儲售后訂單的信息，包括售后訂單編號、商品編號、售后類型（退貨、換貨、維修）、處理進度、處理結果等。系統要支持快速查找特定售后訂單、按照處理進度對訂單進行排序、新增售后訂單、更新處理進度和結果、刪除已完成的售后訂單。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10分）某