湖南農(nóng)業(yè)大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁湖南農(nóng)業(yè)大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫》

2022-2023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批閱人一、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、鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在很多場景中得到應(yīng)用。關(guān)于鏈表的特點，以下描述錯誤的是：（）A.鏈表的存儲空間不必連續(xù)，可以通過指針來鏈接各個節(jié)點B.對鏈表進行插入和刪除操作時，不需要移動大量元素，效率較高C.鏈表可以方便地實現(xiàn)隨機訪問，查找任意位置的元素速度很快D.單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表是常見的鏈表類型，它們各有特點和適用場景2、在一個物流配送系統(tǒng)中，需要根據(jù)各個配送點的位置和貨物需求，規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線，以最小化運輸成本和時間。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類路徑規(guī)劃問題？（）A.蟻群算法使用的信息素矩陣B.模擬退火算法使用的隨機數(shù)生成器C.遺傳算法使用的染色體編碼D.A*算法使用的優(yōu)先級隊列3、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個4G通信模塊，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和語音通信功能。4、選擇排序也是一種簡單的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的特點，描述錯誤的是（）A.每一輪選擇未排序部分的最小元素與當前位置交換B.時間復雜度始終為O(n^2)C.是一種不穩(wěn)定的排序算法D.不需要額外的存儲空間5、設(shè)計一個基于藍牙技術(shù)的無線耳機音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻傳輸和穩(wěn)定的連接。6、假設(shè)要設(shè)計一個算法來計算表達式的值，例如“(2+3)*4-5”，需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲操作數(shù)和運算符，并按照正確的順序進行計算。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.隊列，先進先出，難以處理表達式的優(yōu)先級B.棧，能夠方便地處理運算符的優(yōu)先級和計算順序C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的元素，不利于表達式的靈活計算D.哈希表，主要用于快速查找，不適合表達式的計算7、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個地鐵自動檢票系統(tǒng)，實現(xiàn)車票驗證、扣費和閘機控制功能。8、設(shè)計一個基于射頻識別（RFID）技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動識別、入庫和出庫管理。9、假設(shè)在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖10、設(shè)計一個基于單片機的步進電機控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和定位控制功能。11、運用集成電路設(shè)計流程，設(shè)計一款用于工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應(yīng)特性。12、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實現(xiàn)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.棧13、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進行插入和刪除D.鏈表不需要預先分配連續(xù)的存儲空間，因此不會出現(xiàn)存儲空間浪費的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組14、設(shè)計一個基于RFID技術(shù)的物品識別與管理系統(tǒng)，能夠快速準確地讀取標簽信息并進行數(shù)據(jù)處理。15、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能交通信號控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)實時交通流量優(yōu)化信號燈時間。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明隊列的應(yīng)用場景，如任務(wù)調(diào)度、廣度優(yōu)先搜索等，給出相應(yīng)的算法步驟和實現(xiàn)代碼。2、（本題5分）詳細說明在平衡二叉樹中，如何通過旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡，以及平衡因子的計算方法。3、（本題5分）解釋什么是AVL樹，說明其平衡調(diào)整的策略和方法，并給出插入和刪除操作時的平衡調(diào)整示例。4、（本題5分）請詳細闡述在順序表中進行插入和刪除操作時，平均移動元素的次數(shù)以及時間復雜度，并分析其優(yōu)劣。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個在線寵物管理系統(tǒng)中，需要管理寵物信息、主人信息、寵物健康記錄和疫苗接種情況等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)寵物和主人信息的錄入和修改，寵物健康記錄的跟蹤，疫苗接種的提醒和記錄，并能夠提供寵物健康和養(yǎng)護的建議。2、（本題5分）某電商平臺的庫存管理系統(tǒng)需要實時監(jiān)控商品庫存數(shù)量，當庫存低于閾值時自動補貨。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)庫存的準確管理和及時補貨。3、（本題5分）一個在線圖書館的書籍借閱系統(tǒng)需要對書籍的借閱情況和讀者信息進行管理。書籍信息包括書籍編號、書名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書籍；（2）讀者歸還書籍；（3）查詢某本書是否可借；（4）統(tǒng)計某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理音樂項目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持音樂項目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應(yīng)用，并能夠?qū)崟r保存和恢復項目進度。5、（本題5分）一個在線學習平臺需要管理課程信息，包括課程編號、課程名稱、授課教師、課程簡介、選課人數(shù)等。平臺要實現(xiàn)快速查找特定課程、按照選課人數(shù)對課程進行排序、新增和刪除課程，以及修改課程信息的功能。請設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出完整的代碼實現(xiàn)，同時討論其時間和空間效率。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個算法，在一個平衡二叉樹中插入一個