长沙师范学院《数据结构与算法分析（创业基础）》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法分析（创业基础）》2021-2022学年第一学期期末试卷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、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的工业以太网网络架构，满足生产设备的高速通信和协同工作需求。2、在有向图的最短路径算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特点。以下关于迪杰斯特拉算法的描述，错误的是（）A.它能求出从源点到其他所有顶点的最短路径B.每次都选择距离源点最近的未确定最短路径的顶点进行扩展C.算法的时间复杂度为O(V²)，其中V是顶点的数量D.该算法不能处理带有负权边的图3、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，具有高共模抑制比和低噪声特性。4、假设正在开发一个文本编辑软件，需要能够快速地对输入的文本进行插入、删除和查找操作。同时，要能够高效地实现文本的回退和重做功能。为了满足这些需求，以下哪种数据结构可能是最优的选择？（）A.顺序表，存储文本数据，操作简单直接B.双向链表，方便在任意位置进行插入和删除C.栈，用于实现回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串5、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现对输入信号的低通滤波，截止频率为2kHz，采样频率为10kHz。6、哈希表是一种用于快速查找的数据结构。假设我们正在使用一个哈希表存储数据。以下关于哈希表的描述，哪一项是不准确的？（）A.哈希函数用于将关键字映射到哈希表中的位置，理想情况下不同的关键字应映射到不同的位置B.处理哈希冲突的常见方法有开放地址法和链地址法C.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度均为O(1)D.哈希表的性能不受哈希函数的选择和表的装填因子的影响7、设计一个高速数据传输系统，采用USB3.0接口，传输速率达到5Gbps，说明硬件选型和驱动开发。8、在一个大型的电商网站的商品管理系统中，需要快速地查找某个价格范围内的商品信息。假设商品的价格信息已经按照从小到大的顺序存储。以下哪种数据结构和搜索算法的组合最能高效地实现这个功能？（）A.二叉搜索树和中序遍历B.平衡二叉树和深度优先搜索C.有序数组和二分查找D.哈希表和随机查找9、设计一个基于ADC的压力测量系统，测量范围为0-100MPa，精度为0.1MPa，通过串口将测量数据发送到上位机。10、考虑到一个航班预订系统，需要快速查找和预订特定日期和航线的航班座位。同时，还需要能够根据座位的可用性进行灵活的分配和调整。以下哪种数据结构能够满足这样复杂的需求？（）A.线段树B.二叉堆C.哈希表结合链表D.跳表结合平衡树11、设计一个无线通信衰落信道的模拟模型，能够产生不同类型的衰落信号，用于系统性能测试。12、设计一个LED调光电路，能够调节LED灯的亮度，调光范围为0%到100%，并且具有记忆功能。13、设计一个简单的数字信号传输系统，采用差错控制编码提高传输可靠性，包括编码和解码电路设计以及性能测试。14、设计一个基于数字信号处理的语音识别系统，能够对特定的语音指令进行识别和响应，分析其识别准确率和实时性。15、插入排序也是一种基本的排序算法。对于插入排序的特点和性能，以下描述错误的是（）A.插入排序将待排序元素插入到已排序序列的合适位置B.插入排序在平均情况下的时间复杂度为O(n^2)C.插入排序在数据基本有序时性能较好D.插入排序是一种不稳定的排序算法二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释如何在一个循环双链表中实现插入和删除操作，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）解释什么是左偏树，并说明其在优先队列中的应用。3、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个元素的数组中，进行荷兰国旗问题的划分，分析所使用的算法和时间复杂度。4、（本题5分）解释如何在一个带权无向图中计算所有顶点对之间的最大权值路径。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某餐厅的菜单管理系统需要存储菜品信息，如菜品编号、菜品名称、菜品价格、菜品分类、销量等。系统要实现快速查找特定菜品、按照销量对菜品进行排序、新增菜品、修改菜品信息以及删除菜品。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。2、（本题5分）某医院的病历管理系统需要存储患者的病历信息，包含患者编号、姓名、性别、年龄、病症、诊断结果、治疗方案等。系统要支持快速检索特定患者的病历、按照病症的严重程度对病历进行排序、添加新的病历、删除旧病历以及更新病历内容。请选择恰当的数据结构，并详细说明如何实现这些功能，包括算法思路和代码实现，以及性能评估。3、（本题5分）某城市的垃圾分类管理系统需要记录垃圾投放点信息、垃圾类型、分类情况和回收记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现垃圾投放点的管理，垃圾类型的分类和统计，分类情况的监督和回收记录的查询，并能够提高垃圾分类的效率和准确性。4、（本题5分）某城市的交通流量监测系统需要对各个路口的车流量进行统计和分析。路口信息和车流量数据以广义表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个时间段内某个路口的车流量；（2）找出车流量最大的路口；（3）当路口设置发生变化时，更新数据结构；（4）按照车流量对路口进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的游戏得分、排名、游戏时长等信息。设计数据结构来实时更新排行榜，支持按得分、排名、游戏时长等条件进行排序和查询，能够处理玩家得分变化时的排名调整。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个算法，利用二叉树结构实现对一个整数数组进行快速查找和删除指定