學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁江南大學《數據科學與工程引論》

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、二叉樹常用于實現查找操作，以下關于二叉樹查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹的查找效率與樹的高度成正比，樹越高查找越慢B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉樹C.滿二叉樹的查找效率最高，因為其結構最規整D.無論二叉樹的結構如何，查找操作的時間復雜度都是O(n)2、設計一個簡單的程控交換機，實現若干用戶之間的通話連接和切換，考慮通話質量和資源分配等問題。3、設計一個光耦隔離的模擬量輸入模塊，實現對0至5V模擬信號的隔離采集，給出電路參數和應用示例。4、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數選擇。5、設計一個同步數字體系（SDH）的幀結構生成和解析模塊，實現數據的復用和解復用功能。6、想象一個地圖應用，需要存儲不同地點之間的距離信息，并能夠快速找到兩個地點之間的最短路徑。以下哪種數據結構和算法的組合可能是最有效的？（）A.鄰接矩陣結合深度優先搜索算法，能表示完整的圖結構，但對于大規模圖效率較低B.鄰接表結合廣度優先搜索算法，節省空間，適合查找最短路徑C.十字鏈表結合迪杰斯特拉算法，結構復雜，實現難度大D.哈希圖結合A*算法，適用于復雜的啟發式搜索，但對簡單地圖可能過于復雜7、設計一個基于音頻DAC的音頻播放系統，支持高保真音頻輸出，采樣率不低于44.1kHz。8、設計一個基于無線通信技術的智能水質監測浮標系統，能夠實時監測水域的水質參數并遠程傳輸。9、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10、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。11、設計一個基于555定時器的三角波發生器，輸出頻率在10Hz至100Hz連續可調，說明電路原理和元件選擇。12、設計一個基于單片機的電子秤系統，能夠測量物體的重量，并具有去皮、計價等功能。13、設計一個音頻功率放大器的散熱系統，保證放大器在高功率輸出時的穩定工作，給出散熱系統的設計和熱分析。14、在數據結構的學習中，實踐是非常重要的。以下關于數據結構實踐的描述，錯誤的是：（）A.通過實際編程實現數據結構可以加深對其理解B.可以通過解決實際問題來應用所學的數據結構知識C.實踐只需要在電腦上完成，不需要在現實場景中思考D.實踐過程中可以發現數據結構的優點和不足15、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對于紅黑樹的性質和優勢，以下描述哪一項是不正確的？（）A.紅黑樹的節點要么是紅色，要么是黑色，并且通過一些規則保持平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作的時間復雜度均為O(logn)，相對較為穩定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因為其平衡調整不如AVL樹嚴格D.紅黑樹在實際應用中比AVL樹更常見，因為其插入和刪除操作引起的調整相對較少二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）數組的索引是如何確定的？在不同編程語言中索引的使用有哪些注意事項？2、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的有向圖中，如何判斷是否為有向無環圖的同時輸出拓撲序列。3、（本題5分）詳細說明如何在一個二叉樹中計算節點的高度，給出算法步驟和實現代碼，并分析其時間復雜度。4、（本題5分）詳細說明如何使用伸展樹實現動態集合的操作，并分析其性能特點。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個電商倉庫的庫存管理系統需要對商品的庫存數量和出入庫記錄進行管理。商品信息包括商品編號、名稱、庫存數量、出入庫記錄等。考慮使用靜態鏈表來存儲這些信息。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某種商品的庫存數量；（2）商品入庫時增加庫存數量并記錄；（3）商品出庫時減少庫存數量并記錄；（4）統計庫存數量低于預警值的商品種類。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）在一個在線電影票務系統中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預訂和票房統計等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預訂和取消，票房數據的統計和分析，并能夠實時顯示座位的預訂情況和優化排片策略。3、（本題5分）某股票交易系統需要實時更新股票價格、成交量和買賣委托信息。設計數據結構和算法，能夠快速處理交易指令，提供實時的行情數據和交易報表。4、（本題5分）某超市的商品促銷管理系統需要存儲促銷商品的信息，如商品編號、商品名稱、促銷價格、促銷開始時間、促銷結束時間等。系統要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價格對商品進行排序、新增促銷商品、結束促銷商品活動。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。5、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進行分析，以發現用戶的購買偏好和趨勢。購買記錄存儲在一個大型數據庫中，設計一種合適的數據結構和算法，能夠高效地統計每個用戶購買不同商品的次數，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）以哈希表為基礎，設計一個在線投票作弊檢測系統，能夠快速發現重復投票行為