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頁海南比勒費爾德應用科學大學

《數據結構與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷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、設計一個基于物聯網技術的智能電表抄表系統，實現遠程自動抄表和數據管理。2、對于一個需要頻繁進行插入、刪除和查找操作的數據集合，假設數據的規模較大且分布較為隨機。以下哪種數據結構在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數組C.哈希表D.棧3、設計一個數字圖像處理中的圖像分割算法，如閾值分割或區域生長分割，在實際圖像上進行測試和優化。4、設計一個無線傳感器網絡節點電路，能夠采集環境數據并通過無線方式傳輸到中心節點，節點具有低功耗和自組網功能。5、在數據結構的學習中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下關于數據結構概念的描述，正確的是：（）A.數據結構是指相互之間存在一種或多種特定關系的數據元素的集合B.數據結構只關注數據的存儲方式，不關心數據的操作和處理C.不同的數據結構適用于不同的應用場景，沒有一種數據結構是萬能的D.數據結構的設計和選擇對程序的性能和效率沒有影響6、在數據結構中，線性表是一種基礎的數據結構。假設我們正在研究一個順序存儲的線性表。以下關于線性表的描述，哪一項是不準確的？（）A.順序存儲的線性表在插入和刪除元素時，可能需要移動大量元素，效率較低B.線性表的長度可以動態變化，根據需要增加或減少存儲的元素數量C.可以通過索引快速訪問順序存儲線性表中的任意元素D.順序存儲的線性表適合頻繁進行插入和刪除操作的場景7、設計一個基于ZigBee技術的智能養殖環境監測系統，能夠實時監測養殖場內的溫度、濕度、氨氣濃度等參數。8、設計一個基于AD9854的直接數字頻率合成器（DDS），輸出頻率范圍為1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，給出硬件設計和控制程序。9、考慮一個地理信息系統，需要存儲和管理地圖上的點、線、面等元素的信息，并能夠快速地進行空間查詢和分析，如判斷兩個區域是否相交。以下哪種數據結構最適合用于地理空間數據的處理？（）A.R樹，支持空間數據的索引和查詢B.B+樹，高效存儲和檢索空間數據C.紅黑樹，保持空間數據的平衡D.哈希樹，快速定位空間元素10、根據模擬電路理論，設計一個用于醫療設備的生物電信號放大器，能夠放大微弱的生物電信號，如心電、腦電等。11、設計一個高頻開關電源，輸出電壓為24V/10A，效率不低于85%，給出拓撲結構選擇和元件參數計算。12、快速排序是一種高效的排序算法。對于快速排序的性能和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數組分為小于基準和大于基準的兩部分，然后對這兩部分分別進行排序B.快速排序在平均情況下的時間復雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序D.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調用的棧空間，最壞情況下為O(n)13、字符串是一種常見的數據類型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的問題。關于樸素的模式匹配算法，以下描述錯誤的是（）A.時間復雜度較高B.從主串的第一個字符開始依次匹配C.每次匹配失敗后，模式串需要回溯到起始位置D.是一種高效的模式匹配算法14、設計一個模擬乘法器電路，能夠實現兩個模擬信號的相乘運算，并且具有較高的精度和穩定性。15、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。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述如何利用廣度優先搜索算法找到圖中所有的連通分量。2、（本題5分）詳細闡述在堆的應用拓展中，如何使用堆進行數據流中的中位數計算。3、（本題5分）論述如何使用樹狀數組解決區間求和問題，給出構建和更新的方法。4、（本題5分）詳細說明紅黑樹的性質和插入、刪除操作時的顏色調整規則，分析紅黑樹與其他平衡二叉樹的區別和優勢。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時長等信息。設計數據結構來實時更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時長等條件進行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時的排名調整。2、（本題5分）在一個大型企業的項目管理系統中，需要管理項目信息、任務分配、員工工作進度和項目資源等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持項目的創建、修改和刪除，任務的分配和跟蹤，員工工作進度的更新和項目資源的調配，并能夠及時發現項目中的風險和問題。3、（本題5分）一個在線點餐系統需要管理菜品信息、菜單、用戶訂單和支付信息等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持菜品的添加、刪除和修改，菜單的生成，用戶訂單的處理和支付信息的記錄，并能夠快速處理高峰時段的大量訂單和優化配送路線。4、（本題5分）一個在線教育平臺的課程評價管理系統需要存儲課程評價信息，如課程編號、評價內容、評價者、評價分數、評價時間等。系統要支持快速查找特定課程的評價、按照評價分數對評價進行排序、新增評價、修改評價、刪除惡意評價。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。5、（本題5分）一個在線考試系統需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數據結構來存儲這些數據，能夠快速地統計考試結果、分析學生的薄弱環節。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個Trie樹結構，用于存