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《數據科學與大數據技術》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、鏈表也是一種常見的線性表結構。假設我們正在使用一個單向鏈表。以下關于鏈表的描述，哪一項是不正確的？（）A.鏈表在插入和刪除元素時，只需修改相關節點的指針，操作較為靈活B.單向鏈表只能從表頭向表尾方向遍歷，無法反向遍歷C.鏈表的存儲空間不需要連續，可以充分利用零散的內存空間D.鏈表的查找操作需要從頭節點依次遍歷，效率相對較低2、當使用數據結構來實現緩存時，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見的淘汰算法。假設一個緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關于LRU策略的實現，哪個數據結構可能是最適合的（）A.棧B.隊列C.哈希表D.雙向鏈表3、在數據結構的實際應用中，優先隊列常用于處理具有優先級的任務。以下關于優先隊列的實現方式，錯誤的是：（）A.可以用堆來實現優先隊列，插入和刪除操作的時間復雜度都較低B.可以用有序數組來實現優先隊列，但插入操作的時間復雜度較高C.可以用無序數組來實現優先隊列，查找最大（或最小）元素的時間復雜度為O(1)D.無論采用哪種數據結構實現優先隊列，其性能都相同4、設計一個基于霍爾傳感器的電流測量電路，能夠測量0-10A的直流電流，精度達到0.1A。5、設計一個直流穩壓電源電路，輸出電壓為5V、12V和24V可選，最大輸出電流為2A。6、利用模擬電路技術，設計一個用于數控機床的電機驅動電路，實現電機的精確調速和位置控制。7、在一個分布式系統中，各個節點需要共享一些全局的狀態信息，并且能夠快速地檢測到狀態的變化。為了實現這種全局狀態的管理和同步，以下哪種數據結構可能會被用到？（）A.分布式哈希表B.分布式鏈表C.分布式樹D.分布式棧8、設計一個基于數字信號處理的圖像壓縮與解壓縮系統，實現圖像的高效存儲和傳輸。9、假設要實現一個高效的緩存淘汰策略，除了LRU之外，還有一種常見的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪種數據結構可以方便地實現FIFO策略？（）A.隊列，先進先出的特性符合FIFO要求B.棧，后進先出，不符合FIFO策略C.堆，用于優先級排序，不適合FIFOD.鏈表，需要額外的邏輯來實現FIFO10、根據傳感器原理，設計一個用于橋梁健康監測的應變傳感器系統，能夠實時監測橋梁的受力情況。11、使用單片機設計一個汽車防盜報警系統，能夠檢測車輛的異常狀態并發出警報，同時通過短信通知車主。12、設計一個基于數字電位器和運放的音頻均衡器電路，實現對不同頻段音頻的增益調節。13、設計一個基于音頻運放的耳機均衡器，能夠對不同頻段的音頻進行獨立的增益調節。14、在數據結構中，棧是一種特殊的線性表，其操作具有特定的限制。以下關于棧的描述，正確的是：（）A.棧的插入和刪除操作只能在表的一端進行，按照后進先出的原則B.棧可以在表的任意位置進行插入和刪除操作，操作靈活C.棧的存儲空間可以是不連續的，通過指針來連接各個元素D.棧的元素存儲順序和取出順序沒有必然聯系，取決于操作的隨機性15、根據通信原理，設計一個無線傳感器網絡的時間同步協議，確保節點之間的時間一致性。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在一個二叉樹中，如何實現層序遍歷的非遞歸實現？2、（本題5分）詳細闡述如何在一個帶權有向圖中計算兩個頂點之間的次短路徑。3、（本題5分）詳細說明插入排序算法的優化方法，并舉例說明其效果。4、（本題5分）深入分析在利用哈希表存儲字符串時，如何選擇合適的哈希函數，以及如何處理沖突以提高查找效率。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某學校的社團管理系統需要管理社團信息、成員信息、活動安排和經費使用等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現社團的創建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動的組織和記錄，以及經費的收支和統計，并能夠評估社團的活躍度和發展情況。2、（本題5分）某城市的交通流量監測系統需要對各個路口的車流量進行統計和分析。路口信息和車流量數據以廣義表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）統計某個時間段內某個路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當路口設置發生變化時，更新數據結構；（4）按照車流量對路口進行排序。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）在一個在線考試的監考系統中，需要實時記錄考生的答題情況、交卷時間、是否作弊等信息。設計數據結構來保障考試的公平性和數據的準確性，支持對考生答題過程的監控和異常情況的處理。4、（本題5分）某電商平臺的售后服務系統需要記錄用戶的售后申請、處理進度、解決方案和用戶反饋等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持售后申請的提交和受理，處理進度的更新，解決方案的記錄和用戶反饋的收集，并能夠分析售后數據以改進服務質量。5、（本題5分）在一個物流配送系統中，需要記錄每個訂單的詳細信息，包括訂單號、客戶信息、商品清單、配送地址、預計送達時間等。設計一種數據結構來存儲訂單信息，實現訂單的添加、刪除、查找和更新操作，并能夠根據配送地址和預計送達時間進行高效的排序和查詢。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）構建一個算法，在一個有向圖中找出所有頂點到其他頂點