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《數據結構與算法（基于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一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、棧是一種特殊的線性結構，遵循后進先出的原則。假設一個程序中使用了棧來存儲數據。以下關于棧的描述，哪一項是不準確的？（）A.棧可以用于實現函數調用時的參數傳遞和局部變量存儲B.入棧和出棧操作的時間復雜度均為O(1)C.可以使用數組或鏈表來實現棧的數據結構D.棧的存儲空間大小是固定的，無法動態擴展2、設計一個數字存儲示波器電路，能夠測量輸入信號的波形、頻率、幅度等參數，并且具有存儲和回放功能。3、設計一個數字電壓表，能夠測量直流電壓和交流電壓，精度和量程滿足一定要求，提供電路設計和誤差分析。4、設計一個通信系統功率控制模塊，能夠根據信道條件動態調整發射功率，分析功率控制的精度和響應速度。5、設計一個智能環境監測系統，能夠同時監測多種環境參數如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進行數據上傳和分析，闡述系統的硬件架構和軟件功能。6、設計一個低功耗集成電路系統，從電路結構、電源管理等方面考慮降低功耗，分析功耗優化效果。7、設計一個高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結構和穩定性分析。8、設計一個用于雷達系統的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數小于5dB，闡述電路結構和器件選擇。9、設計一個基于單片機的智能門鎖系統，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報警功能。10、根據通信原理，設計一個衛星通信地面站的天線跟蹤控制系統，確保天線始終對準衛星。11、在數據結構中，數組是一種常見的存儲結構。關于數組的特點和應用，以下描述不正確的是（）A.數組的元素在內存中是連續存儲的，便于隨機訪問B.數組的大小在定義后通常不能改變C.二維數組在內存中是按行優先或列優先的順序存儲的D.數組只能用于存儲相同類型的數據，不能存儲不同類型的數據12、設計一個模擬集成電路中的反饋放大器，實現特定的增益和帶寬要求，分析反饋對穩定性的影響。13、設計一個用于光伏發電的最大功率點跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實現。14、對于有向圖，其拓撲排序是一種重要的操作。以下關于拓撲排序的描述，錯誤的是（）A.結果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環C.若存在環，則無法進行拓撲排序D.拓撲排序的結果是一個有序的節點序列，反映了節點之間的先后關系15、設計一個基于觸摸屏的人機交互界面，用于控制和顯示一個電子設備的工作狀態和參數。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細闡述在一個具有n個元素的堆中，如何進行堆的合并操作。2、（本題5分）詳細闡述在深度優先搜索中，如何使用棧來實現回溯，舉例說明其應用。3、（本題5分）詳細說明如何使用并查集解決動態連通性問題，并分析其時間復雜度和空間復雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線論壇需要管理帖子、回復、用戶信息和板塊分類等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持帖子的發布、刪除、查找和排序，回復的管理，用戶信息的存儲和權限設置，以及板塊的分類和管理，并能夠實現熱門帖子和最新回復的展示。2、（本題5分）某公司的文檔管理系統需要存儲各類文檔，包括文檔名稱、作者、創建時間、修改時間、文檔內容等信息。請設計合適的數據結構來高效地存儲和檢索這些文檔，支持按作者、創建時間、文檔類型等條件進行快速查詢，并能方便地進行文檔的添加、刪除和修改操作。3、（本題5分）一個在線家居設計平臺需要存儲家具模型、用戶設計方案和材料清單。設計數據結構來方便用戶設計和修改方案，并生成報價單。4、（本題5分）某城市的垃圾分類管理系統需要記錄垃圾投放點信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現垃圾投放點的管理，垃圾類型的分類和統計，分類情況的監督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準確性。5、（本題5分）某電商平臺的商品推薦系統需要根據用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統需要存儲用戶的行為數據，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設計合適的數據結構和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現和性能評估。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個程序，使用合適的數據結構存儲一個學校的運動