信阳师范大学《数据结构及算法实验（Python）》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构及算法实验（Python）》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、根据数字电路原理，设计一个具有自动计数和显示功能的电子计数器，可用于工业生产中的产品计数。2、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。3、基于通信中的多天线技术设计一个MIMO通信系统，提高通信容量和可靠性。4、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新5、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储管理系统，能够实现货物的入库、出库、库存盘点等功能。6、利用模拟电路技术，设计一个高精度的电压基准源电路，输出电压具有极低的温度系数和长期稳定性。7、设计一个电子血压计数据分析电路，能够对血压计测量的数据进行分析和统计，为医疗诊断提供参考。8、设计一个基于数字电路的简单密码锁系统，要求能够通过输入正确的数字密码解锁，密码错误时有报警提示，且密码可修改。9、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n10、设计一个简单的数字音频解码器，能够解码常见的音频格式如MP3、WAV等，给出硬件设计和解码算法。11、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够检测门窗入侵、烟雾和燃气泄漏等情况，并及时报警，说明系统组成和网络配置。12、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还有其他因素需要考虑。假设我们正在评估一个数据结构的性能。以下关于性能评估的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据结构的实现细节、代码的可读性和可维护性也会影响其在实际应用中的性能B.不同的硬件平台和操作系统可能会对数据结构的性能产生影响C.对于实时性要求高的系统，平均性能比最坏性能更重要D.只需要关注数据结构在理论上的时间复杂度和空间复杂度，实际的运行环境对性能影响不大13、设计一个基于运算放大器的积分器电路，积分时间常数可调，用于对输入信号进行积分运算。14、使用集成电路设计一个视频放大器，能够对输入的视频信号进行放大和处理，保证图像质量。15、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-5kHz。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何使用伸展树解决频繁插入和删除操作导致的性能问题。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的循环链表中，如何查找指定元素，并给出时间复杂度和空间复杂度的分析。3、（本题5分）阐述二叉树的定义、性质和遍历方式（前序、中序、后序），并说明每种遍历方式的应用场景。4、（本题5分）在图的遍历中，如何处理大规模图的并行计算问题？有哪些并行算法和技术适用于大规模图的遍历？三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线考试系统的自动判卷功能需要记录题目信息、考生答案和标准答案。题目信息包括题目ID、题目内容、分值，考生答案包括考生ID、题目ID、答案内容，标准答案包括题目ID、标准内容。设计数据结构来实现自动判卷，能够快速对比考生答案和标准答案、计算考生得分，并统计题目得分率。2、（本题5分）一家电商平台的物流跟踪系统需要记录包裹的运输轨迹，包括包裹单号、运输节点、到达时间、运输状态。请设计数据结构来存储运输轨迹数据，能够快速查询包裹的当前位置、历史轨迹、预计到达时间，并统计不同运输节点的处理效率。3、（本题5分）一个在线健身平台需要管理用户的健身计划、运动记录、饮食记录和身体指标等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持健身计划的制定和修改，运动和饮食记录的录入，身体指标的测量和分析，并能够根据用户数据提供个性化的健身建议和目标设定。4、（本题5分）一个在线游戏的组队系统需要对玩家的组队信息进行管理。组队信息包括队伍编号、队员列表、队伍状态等。这些信息以稀疏矩阵的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个队伍的队员信息；（2）玩家加入或退出队伍时更新矩阵；（3）按照队伍人数对队伍进行排序；（4）统计空闲队伍的数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）某外卖配送平台需要根据骑手的位置和订单信息进行任务分配，确保高效配送。设计合适的数据结构和算法，实现订单的合理分配和配送路径规划。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，用平衡二叉树存储股票的价格数据，实现快速的价格查询