張家口學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁張家口學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的小頂堆中，刪除堆頂元素后，為了保持堆的性質(zhì)，需要進(jìn)行的調(diào)整操作的時間復(fù)雜度為？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)2、樹狀數(shù)組是一種用于高效計(jì)算前綴和的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用樹狀數(shù)組進(jìn)行計(jì)算。以下關(guān)于樹狀數(shù)組的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.樹狀數(shù)組通過二進(jìn)制的位運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)快速的更新和查詢操作B.對于一個大規(guī)模數(shù)組，樹狀數(shù)組的空間復(fù)雜度比直接計(jì)算前綴和的方法低C.樹狀數(shù)組可以用于解決動態(tài)的區(qū)間更新和查詢問題D.樹狀數(shù)組的查詢和更新操作的時間復(fù)雜度都為O(n)3、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。4、設(shè)計(jì)一個太陽能充電器擴(kuò)展電路，能夠提高太陽能充電器的充電效率和輸出功率，并且具有智能充電功能。5、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個用于音頻設(shè)備的音頻均衡器，可調(diào)節(jié)不同頻段的音頻增益。6、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于無人機(jī)的飛行控制芯片，具備穩(wěn)定的姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能。7、設(shè)計(jì)一個基于運(yùn)算放大器的正弦波振蕩器，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波信號，頻率和幅度可調(diào)。8、棧是一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循后進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個程序中使用了棧來存儲數(shù)據(jù)。以下關(guān)于棧的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.棧可以用于實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時的參數(shù)傳遞和局部變量存儲B.入棧和出棧操作的時間復(fù)雜度均為O(1)C.可以使用數(shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)D.棧的存儲空間大小是固定的，無法動態(tài)擴(kuò)展9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，除了時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還需要考慮其他因素。以下關(guān)于性能評估的描述，不正確的是：（）A.算法的可讀性和可維護(hù)性也是評估的重要因素，過于復(fù)雜的算法可能難以理解和修改B.代碼的實(shí)現(xiàn)效率，如編程語言的特性和編譯器的優(yōu)化，也會對實(shí)際性能產(chǎn)生影響C.數(shù)據(jù)的分布和特點(diǎn)可能會影響算法的性能，例如有序數(shù)據(jù)和無序數(shù)據(jù)對排序算法的影響不同D.性能評估只需要關(guān)注理論上的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際運(yùn)行時的情況可以忽略不計(jì)10、設(shè)計(jì)一個射頻電路中的功率放大器線性化方案，提高放大器的線性度和效率。11、設(shè)計(jì)一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的均衡器，能夠自適應(yīng)地補(bǔ)償信道失真，測試均衡效果和收斂速度。12、在字符串匹配算法中，KMP算法是一種高效的算法，以下關(guān)于KMP算法的描述，不正確的是：（）A.KMP算法通過利用已經(jīng)匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的時間復(fù)雜度主要取決于模式串的長度，與主串的長度無關(guān)C.KMP算法的核心是計(jì)算模式串的next數(shù)組，用于確定匹配失敗時的移動位置D.KMP算法在任何情況下的性能都優(yōu)于樸素的字符串匹配算法13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個算法來計(jì)算表達(dá)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(yùn)算符，并按照正確的順序進(jìn)行計(jì)算。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出，難以處理表達(dá)式的優(yōu)先級B.棧，能夠方便地處理運(yùn)算符的優(yōu)先級和計(jì)算順序C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的元素，不利于表達(dá)式的靈活計(jì)算D.哈希表，主要用于快速查找，不適合表達(dá)式的計(jì)算14、設(shè)計(jì)一個基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的健康監(jiān)測手環(huán)，能夠采集心率、血壓、步數(shù)等生理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP。15、設(shè)計(jì)一個基于運(yùn)算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。16、在一個需要頻繁進(jìn)行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構(gòu)建中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節(jié)省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級處理，不是字符串查找的首選17、設(shè)計(jì)一個簡單的雷達(dá)測距系統(tǒng)，能夠測量目標(biāo)物體的距離，并顯示測量結(jié)果，分析其測量精度和誤差來源。18、設(shè)計(jì)一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，效率不低于70%，說明系統(tǒng)原理和關(guān)鍵部件。19、設(shè)計(jì)一個音頻濾波器擴(kuò)展電路，能夠增加濾波器的濾波類型和頻率范圍，并且具有自動調(diào)節(jié)功能。20、設(shè)計(jì)一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時自動開門，一段時間后自動關(guān)門。21、插入排序也是一種基本的排序算法。對于插入排序的特點(diǎn)和性能，以下描述錯誤的是（）A.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判蛐蛄械暮线m位置B.插入排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序在數(shù)據(jù)基本有序時性能較好D.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法22、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個用于農(nóng)業(yè)的土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度并自動控制灌溉設(shè)備。23、設(shè)計(jì)一個數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)智能監(jiān)測電路，能夠自動監(jiān)測溫度和液位的變化，并給出預(yù)警提示。24、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。在研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，線性表是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于線性表的描述中，錯誤的是（）A.線性表可以順序存儲，也可以鏈?zhǔn)酱鎯.順序存儲的線性表可以隨機(jī)訪問其中的任意元素C.鏈?zhǔn)酱鎯Φ木€性表在插入和刪除元素時效率較高D.線性表中的元素必須是連續(xù)存儲的，中間不能有空隙25、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，錯誤的是：（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即最先入隊(duì)的元素最先出隊(duì)B.環(huán)形隊(duì)列可以有效地解決順序隊(duì)列中假溢出的問題，提高存儲空間的利用率C.隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊(duì)列的插入和刪除操作只能在隊(duì)頭和隊(duì)尾進(jìn)行，不能在隊(duì)列中間進(jìn)行，且其操作效率總是低于棧26、在一個交通流量監(jiān)測系統(tǒng)中，需要實(shí)時記錄不同路段的車輛數(shù)量，并能夠快速地找出車輛數(shù)量最多的路段和最少的路段。此外，還需要能夠動態(tài)地更新路段的車輛數(shù)量信息。對于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.優(yōu)先隊(duì)列，能夠快速獲取最大或最小元素B.紅黑樹，保持?jǐn)?shù)據(jù)的有序性并支持高效的插入和刪除C.跳表，實(shí)現(xiàn)快速的查找、插入和刪除操作D.線段樹，用于處理區(qū)間的統(tǒng)計(jì)和更新問題27、設(shè)計(jì)一個無線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號，用于系統(tǒng)性能測試。28、設(shè)計(jì)一個基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。29、在一個具有n個節(jié)點(diǎn)的二叉排序樹中，查找一個特定元素的平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)30、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作是常見的需求。以下關(guān)于順序查找的描述，不正確的是（）A.從數(shù)組或鏈表的開頭依次比較每個元素，直到找到目標(biāo)元素或遍歷完整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.順序查找適用于無序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，時間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找在任何情況下都不是一種有效的查找方法D.順序查找的實(shí)現(xiàn)簡單，但效率較低二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、途經(jīng)站點(diǎn)、發(fā)車時間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長度對路線進(jìn)行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時間等功能。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)描述算法設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)，同時分析其時間和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理音樂項(xiàng)目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持音樂項(xiàng)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(fù)項(xiàng)目進(jìn)度。3、（本題5分）某在線招聘網(wǎng)站需要記錄職位信息和求職者的簡歷信息。職位信息包括職位ID、職位名稱、公司名稱、工作地點(diǎn)、薪資范圍等，簡歷信息包括求職者ID、姓名、聯(lián)系方式、教育背景、工作經(jīng)歷等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，能夠快速匹配職位和簡歷、查詢特定職位和求職者信息、更新職位狀態(tài)和簡歷內(nèi)容，并統(tǒng)計(jì)熱門職位。4、（本題5分）某小區(qū)的物業(yè)管理系統(tǒng)需要存儲房屋信息，如房屋編號、業(yè)主姓名、房屋面積、物業(yè)費(fèi)繳納情況等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定房屋、按照房屋面積對房屋進(jìn)行排序、新增房屋、修改業(yè)主信息、催繳物業(yè)費(fèi)。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評估。5、（本題5分）某音樂播放平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲ID、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)、下載次數(shù)等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些音樂信息，能夠快速查找特定歌曲、按照歌手或?qū)］嫹诸悺⒏虏シ藕拖螺d次數(shù)，并統(tǒng)計(jì)熱門歌曲。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述如何優(yōu)化哈希表的性能以應(yīng)對高并發(fā)訪問。2、（本題5分）闡述B樹和B+樹的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用場景，比較它們在數(shù)據(jù)存儲和查找方面的性能差異。3、（本題5分）在