山东外事职业大学《数据结构及实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

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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20个小题，每小题2分，共40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，设计一个校园智能安防监控系统的网络架构，实现视频监控数据的实时传输和存储。2、设计一个基于CPLD的数字逻辑电路，实现一个8位加法器和8位乘法器，给出硬件描述语言代码和仿真结果。3、设计一个基于运放的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的求和运算，增益可调。4、利用模拟电路技术，设计一个用于医疗成像设备的高压电源电路，提供稳定的高电压输出。5、设计一个基于蓝牙技术的无线数据传输系统，实现短距离设备之间的数据通信，给出系统的硬件和软件设计。6、考虑哈希表这种数据结构，它通过哈希函数将键映射到存储位置。假设需要快速查找和插入大量的数据，并且数据的分布比较均匀。以下关于哈希表的负载因子，哪个说法是正确的（）A.负载因子越大，哈希表的性能越好B.负载因子越小，哈希表的性能越好C.负载因子对哈希表的性能没有影响D.负载因子应根据具体情况选择一个合适的值7、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测设备，能够采集人体生理参数（如心率、血压等）并传输到手机端。8、利用模拟电路技术，设计一个用于数控机床的电机驱动电路，实现电机的精确调速和位置控制。9、设计一个基于传感器的智能火灾报警系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度和温度，当达到报警阈值时发出声光报警信号。10、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。11、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。在堆的操作中，以下描述错误的是（）A.大根堆中，根节点的值大于其左右子节点的值B.小根堆中，根节点的值小于其左右子节点的值C.可以通过堆排序算法对数组进行排序D.堆的插入和删除操作时间复杂度为O(n)12、设计一个基于PLC的电梯控制系统，能够实现电梯的上升、下降、停靠、开门、关门等功能，并具备超载报警和故障诊断功能。13、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性14、设计一个数字温度计液位计数据传输电路，能够将温度计液位计的测量数据传输到远程监控中心进行实时监测。15、假设要开发一个文本编辑软件，需要实现撤销和重做功能，能够记录用户的一系列操作并在需要时进行回退或恢复。为了实现这一功能，以下哪种数据结构是最适合的？（）A.环形缓冲区B.栈C.队列D.双端队列16、在哈希表的性能优化中，处理哈希冲突是关键。以下关于哈希冲突处理方法的比较，错误的是（）A.开放地址法在装填因子较小时性能较好B.链地址法在处理冲突时不需要探查空闲位置C.开放地址法的空间利用率通常高于链地址法D.链地址法在删除元素时比开放地址法更复杂17、在一个算法中，需要频繁地在一个有序序列中插入新的元素，并保持序列的有序性。以下哪种数据结构能够最有效地实现这个功能？（）A.冒泡排序后的数组B.插入排序后的数组C.链表，逐个节点插入D.二叉搜索树，自动调整保持有序18、根据传感器技术，设计一个用于农业的土壤湿度监测系统，能够实时监测土壤湿度并自动控制灌溉设备。19、设计一个基于DSP的数字滤波器，能够对音频信号进行低通滤波，截止频率为2kHz，给出算法实现和代码优化。20、设计一个音频功率放大器，要求在一定负载下输出较大功率，且具有良好的音质，提供电路设计和性能测试。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述如何在一个具有n个元素的双向链表中，进行高效的删除操作，分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）论述如何使用计数排序对特定条件下的数组进行排序，给出算法步骤和时间复杂度分析。3、（本题5分）详细阐述在堆的调整过程中，如何保证堆的性质在插入和删除操作后仍然成立。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个哈希表程序，支持动态扩容和缩容，当元素数量超过一定阈值时自动扩容，删除元素后空间利用率低时自动缩容。2、（本题5分）基于字典树和广度优先搜索算法，设计一个程序，在一个电商平台的用户关系网络中找出用户的推荐好友。3、（本题5分）设计一个算法，使用暴力匹配和KMP算法对两个字符串进行匹配，比较其效率。4、（本题5分）设计一个程序，利用线段树和堆的组合结构，实现对一个动态整数序列的实时中位数查询。5、（本题5分）设计一个程序，对一个无序的链表进行快速排序。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某高校的选课系统需要处理学生的选课操作，确保课程容量不超员，同时满足学生的选课需求。设计合适的数据结构和算法，实现选课过程的高效管理。2、（本题10分）一个在线购物车系统需要对用户添加的商品进行管理。商品信息包括商品