鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第2頁(yè)，共2頁(yè)鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、想象一個(gè)游戲中的怪物刷新系統(tǒng)，怪物需要在不同的地點(diǎn)按照一定的時(shí)間間隔刷新。需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理怪物的刷新時(shí)間和地點(diǎn)信息，并能夠快速判斷下一個(gè)即將刷新的怪物。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最合適？（）A.堆，特別是最小堆，能夠快速獲取最小的刷新時(shí)間B.鏈表，便于插入和刪除，但查找最小時(shí)間效率低C.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的怪物信息，不便于動(dòng)態(tài)管理刷新D.樹(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于簡(jiǎn)單的刷新管理可能過(guò)于復(fù)雜2、假設(shè)在一個(gè)資源分配系統(tǒng)中，有多個(gè)資源請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，系統(tǒng)需要根據(jù)資源的可用性和請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分配。為了有效地管理資源和請(qǐng)求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以幫助實(shí)現(xiàn)高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.鏈表集合D.樹(shù)狀數(shù)組3、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻振蕩器電路，工作頻率在50MHz以上，輸出穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，給出電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試要點(diǎn)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車(chē)庫(kù)門(mén)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)庫(kù)門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程控制和防夾保護(hù)功能。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的方波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-10kHz，占空比可調(diào)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，采用橢圓濾波器設(shè)計(jì)，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數(shù)和性能分析。7、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路封裝結(jié)構(gòu)，滿足散熱、電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度等要求，進(jìn)行封裝的可靠性分析。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個(gè)輸入電壓的大小，并輸出高低電平信號(hào)。9、考慮到一個(gè)算法的時(shí)間復(fù)雜度分析，假設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作，其平均時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)，但在最壞情況下可能達(dá)到O(n)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果對(duì)操作的性能要求較高，以下哪種策略可能是合適的？（）A.接受最壞情況，不做額外優(yōu)化B.嘗試改進(jìn)算法，降低最壞情況的時(shí)間復(fù)雜度C.增加硬件資源以應(yīng)對(duì)最壞情況D.更換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開(kāi)關(guān)的音頻切換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻輸入源的選擇切換和輸出。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的UART轉(zhuǎn)SPI通信橋接模塊，實(shí)現(xiàn)兩種接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，給出硬件描述和功能驗(yàn)證。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，支持SATA或NVMe接口，給出硬件設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。13、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，采用D類放大方式，效率達(dá)到90%以上，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于30W，給出電路設(shè)計(jì)和電磁兼容考慮。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。15、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)DAC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換分辨率和建立時(shí)間等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和測(cè)試。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器的信號(hào)降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)質(zhì)量。17、在一個(gè)大型電商平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，需要高效地存儲(chǔ)和檢索商品信息，包括商品名稱、價(jià)格、庫(kù)存數(shù)量等。同時(shí)，要能夠快速地根據(jù)價(jià)格范圍、庫(kù)存狀態(tài)等條件進(jìn)行查詢和排序。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動(dòng)態(tài)地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進(jìn)先出的原則存儲(chǔ)商品數(shù)據(jù)C.隊(duì)列，先進(jìn)入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹(shù)，能夠快速地進(jìn)行查找、插入和刪除操作，并支持排序18、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于壓力傳感器的稱重系統(tǒng)，能夠測(cè)量較大物體的重量，并具有超載報(bào)警功能。20、當(dāng)需要存儲(chǔ)和處理一個(gè)無(wú)向圖的鄰接信息時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常被使用？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.哈希表D.二叉樹(shù)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是可持久化線段樹(shù)，并說(shuō)明其應(yīng)用場(chǎng)景。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的無(wú)序數(shù)組中，使用快速選擇算法查找第k小的元素，分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)頂點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，如何使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求解單源最短路徑，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明樹(shù)和圖的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說(shuō)明樹(shù)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用和圖在解決實(shí)際問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)。5、（本題5分）解釋圖的連通性問(wèn)題的其他變體，如強(qiáng)連通分量的數(shù)量、弱連通分量的合并等問(wèn)題及解決方法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示物流網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)貨物的最短運(yùn)輸路徑規(guī)劃功能。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個(gè)手機(jī)通訊錄管理系統(tǒng)，能夠存儲(chǔ)聯(lián)系人姓名、電話號(hào)碼、分組等信息，實(shí)現(xiàn)聯(lián)系人的添加、刪除、查找和分組管理功能。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)一組字符串的排序和查找。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，采用選擇排序?qū)W(xué)生的體育成績(jī)進(jìn)行從高到低的排序。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在二叉搜索樹(shù)中刪除一個(gè)具有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，保持樹(shù)的結(jié)構(gòu)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時(shí)滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)選課過(guò)程的高效管理。2、（本題10分）某電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購(gòu)買(mǎi)行為為用戶推薦相關(guān)商品。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠有效地存儲(chǔ)和分析用戶行為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的商品推薦。3、（本題10分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對(duì)包裹的運(yùn)輸路徑和狀態(tài)進(jìn)行管理。包裹信息包括包裹編號(hào)、起始地、目的地、當(dāng)