铜陵学院《数据结构综合实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页铜陵学院《数据结构综合实践》

2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、假设正在开发一个文件压缩软件，需要对文件中的重复数据进行识别和压缩。为了有效地查找和处理重复的数据段，以下哪种数据结构可能是最关键的？（）A.并查集，用于合并重复的数据段B.线段树，统计数据段的出现频率C.字典，存储已经出现过的数据段D.拓扑排序，确定数据段的处理顺序2、设计一个用于卫星通信的低噪声放大器（LNA），工作频率在Ku波段，噪声系数小于1dB，增益大于20dB，阐述电路设计和器件选型。3、队列也是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。在实际应用中，队列常用于（）A.操作系统的作业调度B.图的广度优先搜索算法C.缓存数据的管理D.以上都是4、运用通信网络原理，设计一个智能仓储物流的无线定位系统，实现货物和搬运设备的精确定位。5、利用电力电子技术设计一个三相交流逆变器，将直流电转换为三相交流电，用于驱动电机等负载。6、设计一个锂电池充电管理电路，能够实现恒流恒压充电，具有过温、过流保护功能，描述电路原理和芯片选型。7、设计一个基于集成电路的温度传感器电路，能够精确测量环境温度，并将温度值以数字形式输出。8、设计一个基于LoRa技术的远程无线数据传输系统，实现远距离的数据通信，描述系统的硬件组成和软件协议。9、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。10、设计一个基于运算放大器的比较器阵列电路，能够同时比较多个输入信号的大小。11、设计一个音频功率放大器，采用甲类放大方式，在8Ω负载下输出功率不小于10W，给出电路设计和热设计。12、设计一个基于Wi-Fi的智能家居网关，能够实现不同智能家居设备之间的互联互通和集中控制。13、设计一个基于数字逻辑电路的简易密码锁系统，要求输入正确密码才能开锁，密码可由用户自行设定，同时具备错误输入次数限制及报警功能。14、冒泡排序是一种简单的排序算法。假设我们正在使用冒泡排序对数组进行排序。以下关于冒泡排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.冒泡排序通过反复比较相邻元素并交换位置，将最大的元素逐步“浮”到数组的末尾B.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但在最好情况下可以达到O(n)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，相同元素的相对顺序在排序后不会改变D.冒泡排序的性能优于其他所有排序算法，适用于各种规模的数据排序15、设计一个基于PLC的风力发电控制系统，实现对风力发电机的转速、功率等参数的监测和控制。16、在数据结构中，查找操作也是常见的操作之一。顺序查找适用于无序数组，其平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)17、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表18、设计一个基于光电传感器的自动化生产线质量检测系统，能够检测产品的外观缺陷和尺寸精度。19、树是一种重要的数据结构，具有层次关系。在二叉树中，以下关于遍历方式的描述中，不正确的是（）A.前序遍历是先访问根节点，然后遍历左子树，最后遍历右子树B.中序遍历是先遍历左子树，然后访问根节点，最后遍历右子树C.后序遍历是先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根节点D.无论采用哪种遍历方式，得到的结果都是唯一的20、设计一个基于音频功率放大器芯片的音响系统，输出功率不小于50W，具备高低音调节功能。21、设计一个具有USB接口的数字存储设备，能够实现数据的存储和读取，包括硬件接口设计和存储管理软件。22、设计一个基于传感器的智能火灾报警系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度和温度，当达到报警阈值时发出声光报警信号。23、在数据结构的存储方式中，除了顺序存储和链式存储，还有其他方式。以下关于存储方式的描述，不准确的是：（）A.索引存储通过建立索引表来加快数据的查找和访问速度，适用于数据量大且查找频繁的情况B.散列存储利用哈希函数将数据映射到存储位置，具有快速查找的特点，但可能会出现冲突C.顺序存储和链式存储是最基本的存储方式，其他存储方式都是在此基础上发展而来的D.不同的存储方式适用于不同的场景，没有一种存储方式可以适用于所有情况24、在一个m行n列的二维数组中，按行优先存储时，元素a[i][j]的存储地址与a[0][0]的存储地址之间相差的元素个数为？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i25、设计一个数字通信中均衡器训练和跟踪模式的切换策略，分析对系统性能的影响。26、假设要实现一个字典数据结构，支持快速的插入、删除和查找操作，并且能够存储大量的数据。以下哪种实现方式可能是最优的？（）A.基于链表的实现B.基于数组的实现C.基于哈希表的实现D.基于树的实现27、在数据结构的优化中，利用缓存局部性原理可以提高性能。以下关于缓存局部性原理的描述，错误的是：（）A.时间局部性指的是最近被访问过的数据在不久的将来很可能再次被访问B.空间局部性指的是相邻的数据很可能在短时间内被一起访问C.利用缓存局部性原理可以通过合理的数据布局和访问顺序来提高缓存命中率D.缓存局部性原理只适用于硬件层面的优化，对软件中的数据结构设计没有影响28、在数据结构的选择中，需要根据具体的应用场景和性能要求进行决策。假设我们要设计一个数据存储方案。以下关于数据结构选择的描述，哪一项是不准确的？（）A.如果需要频繁进行插入和删除操作，且对查找效率要求不高，可以选择链表B.如果数据量较大且需要高效的查找和排序，二叉搜索树是一个较好的选择C.对于需要支持范围查询的数据，B+树通常比二叉搜索树更合适D.无论什么情况，选择数据结构时只考虑操作的时间复杂度，不需要考虑空间复杂度29、设计一个光耦驱动电路，用于驱动大功率负载，给出电路参数和可靠性分析。30、设计一个电子密码锁电路，要求具有密码设置、密码输入、密码验证和开锁功能，密码长度为6位数字。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。2、（本题5分）一个在线游戏的玩家信息管理系统需要存储玩家的信息，如玩家编号、玩家昵称、游戏等级、游戏积分、在线状态等。系统要实现快速查找特定玩家、按照游戏积分对玩家进行排名、新增玩家、删除玩家以及更新玩家的在线状态和游戏等级。请确定合适的数据结构，并详细说明算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。3、（本题5分）一个在线游戏需要对玩家的游戏数据（如得分、等级、游戏时间等）进行实时排序和更新。考虑使用平衡二叉排序树来存储这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）插入一个新玩家的数据；（2）删除一个指定玩家的数据；（3）根据得分对玩家进行降序排序；（4）更新某个玩家的游戏时间。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）在一个图书馆的文献检索系统中，需要记录文献信息、分类目录和检索历史。文献信息包括文献ID、文献标题、作者、出版年份、摘要，分类目录包括目录ID、目录名称、父目录ID，检索历史包括检索ID、用户ID、检索关键词、检索时间。请设计数据结构来管理文献检索数据，实现文献的快速检索、分类浏览、检索历史记录，并根据检索历史推荐相关文献。5、（本题5分）某城市的公交系统需要对公交线路和站点进行管理。线路和站点信息以有向无环图的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查找从起点到终点经过最少站点的公交线路；（2）判断两条公交线路是否存在交叉站点；（3）新增一条公交线路时，如何更新整个公交网络；（4）计算每个站点的客流量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述伸展树在处理海量数据时的局限性和改进方向。2、（本题5分）解释如何对一个数组进行快速选择操作（如选择第k大的元素），给出算法步骤和实现代码，并分析其平均时间复杂度。3、（本题5分）说明二叉树