中国传媒大学《数据结构及算法（Python）》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构及算法（Python）》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15个小题，每小题2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、以下哪种数据结构最适合用于实现LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈2、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组3、若对一棵二叉排序树进行中序遍历，得到的序列是一个有序序列，这是因为二叉排序树的定义具有以下哪个特性？（）A.左子树节点值小于根节点值，右子树节点值大于根节点值B.根节点值大于左子树所有节点值，小于右子树所有节点值C.每个节点的左子树和右子树的高度差不超过1D.所有节点的值互不相同4、利用数字电路技术，设计一个银行自动取款机的控制系统，实现取款、存款、转账等功能。5、字符串匹配是一个常见的问题，KMP算法是一种高效的字符串匹配算法。假设主串为"ABABDABACDABABCABAB"，模式串为"ABABCABAB"，使用KMP算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.不需要回溯主串指针B.每次匹配失败都回溯主串指针到起始位置C.只回溯模式串指针，不回溯主串指针D.同时回溯主串指针和模式串指针6、基于通信中的频谱资源管理技术设计一个动态频谱分配系统，提高频谱利用率。7、设计一个基于LDO的低压差线性稳压器，输出电压为3.3V，最大输出电流为1A，给出电路原理图和性能分析。8、设计一个基于FPGA的数字信号加密解密系统，采用对称或非对称加密算法。9、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统，能够实现对多个工位的顺序控制、逻辑控制和故障诊断，提供控制程序和I/O分配表。10、设计一个基于FPGA的视频压缩系统，采用H.264或H.265编码标准，实现视频数据的压缩。11、设计一个基于运算放大器的微分器电路，能够对输入信号进行微分运算，输入信号频率范围为0-100Hz。12、设计一个基于FPGA的图像识别系统，能够识别简单的物体和形状，给出硬件设计和算法流程。13、数组是一种常见的数据结构，具有固定的大小和连续的存储方式。以下关于数组的描述，错误的是：（）A.数组可以通过下标快速访问元素，但插入和删除元素时可能需要移动大量元素，效率较低B.多维数组在内存中也是连续存储的，通过计算偏移量可以快速定位元素C.数组的长度在创建后不能改变，若要动态改变数组大小，需要重新分配内存并复制元素D.数组适用于元素数量固定且操作主要为查找的情况，对于频繁插入和删除的应用不太合适，且其空间利用率总是最优的14、在一个图像处理程序中，需要对图像的像素进行频繁的操作和存储。如果图像是一个二维的灰度图像，以下哪种数据结构可能是最适合存储像素值的？（）A.二维数组，直观表示图像像素B.链表数组，每个链表存储一行像素C.二叉树，按照像素值大小存储D.哈希表，通过像素坐标映射值15、设计一个红外遥控系统，能够通过遥控器对设备进行开、关、音量调节等操作，遥控距离不小于5米。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）链表的插入排序有哪些步骤？请详细描述其实现过程。2、（本题5分）详细阐述深度优先搜索和广度优先搜索算法在图中的实现过程，以及它们的时间复杂度和应用。3、（本题5分）论述如何使用贪心算法解决最优装载问题。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某城市的公交路线管理系统需要存储公交路线的信息，如路线编号、起点站、终点站、途经站点、发车时间等。系统要实现快速查找特定路线、按照路线长度对路线进行排序、新增和删除路线、修改路线的发车时间等功能。请确定合适的数据结构，并详细描述算法设计和代码实现，同时分析其时间和空间复杂度。3、（本题5分）一个健身房管理系统需要记录会员的信息、锻炼计划、课程预约和消费记录。设计数据结构来优化会员管理和服务提供。4、（本题5分）在一个在线电影票务系统中，需要管理电影院信息、影片排片、座位预订和票房统计等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持电影院和影片的添加、删除和修改，座位的预订和取消，票房数据的统计和分析，并能够实时显示座位的预订情况和优化排片策略。5、（本题5分）一个在线健身课程平台需要管理课程视频、学员的学习进度、打卡记录和教练评价。设计数据结构来优化用户体验和课程管理。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1