益阳医学高等专科学校《数据结构与算法分析实验》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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、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、在数据结构的实际应用中，优先队列常用于处理具有优先级的任务。以下关于优先队列的实现方式，错误的是：（）A.可以用堆来实现优先队列，插入和删除操作的时间复杂度都较低B.可以用有序数组来实现优先队列，但插入操作的时间复杂度较高C.可以用无序数组来实现优先队列，查找最大（或最小）元素的时间复杂度为O(1)D.无论采用哪种数据结构实现优先队列，其性能都相同2、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够实时测量电机的转速，精度达到1rpm。3、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。4、设计一个微处理器中的简单指令执行单元，能够完成特定指令的取指、译码和执行过程。5、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。6、设计一个基于RFID技术的门禁系统，能够识别合法的RFID标签并控制门的开关，描述系统的硬件组成和软件流程。7、设计一个基于USBType-C接口的电源传输系统，支持PD快充协议，能够提供不同的电压和电流输出，给出硬件设计和协议实现。8、字符串在计算机程序中经常被处理，也有相应的数据结构和操作。以下关于字符串的存储和操作，错误的是：（）A.字符串可以采用定长数组存储，也可以采用动态分配的字符指针存储B.字符串的比较操作可以逐个字符比较，也可以使用库函数直接比较C.字符串的拼接操作通常需要重新分配内存空间，以容纳拼接后的结果D.字符串的查找操作只能从字符串的开头开始，不能从中间位置开始9、设计一个基于Wi-Fi的智能家居网关，能够实现不同智能家居设备之间的互联互通和集中控制。10、哈希表在解决冲突时有多种方法。关于解决哈希冲突的方法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.开放寻址法通过在哈希表中寻找空闲位置来解决冲突B.链地址法将冲突的元素存储在链表中C.再哈希法通过更换哈希函数来减少冲突D.无论采用哪种解决冲突的方法，哈希表的查找效率都不会受到影响11、基于通信协议的自适应调整技术设计一个动态网络通信系统，能够根据网络状况自动优化传输参数。12、设计一个射频电路中的滤波器性能优化方案，包括带宽、插入损耗和带外抑制等指标。13、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率字典来存储字符出现的频率，以便进行编码。以下哪种数据结构适合用于实现这个频率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索树C.红黑树D.跳表14、在一个哈希表中，解决冲突的方法有多种，以下哪种方法在处理冲突时可能会导致“二次聚集”现象？（）A.线性探测法B.链地址法C.再哈希法D.建立公共溢出区15、考虑一个在线投票系统，需要实时统计每个选项的投票数量，并能够快速返回得票最多的选项。以下哪种数据结构可以有效地支持这个功能？（）A.数组，存储每个选项的票数B.链表，记录投票信息C.哈希表，将选项作为键，票数作为值D.最大堆，始终保持最大票数在堆顶二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述在选择排序的变体中，如堆选择排序，如何利用堆的性质优化选择过程。2、（本题5分）详细阐述在图的最短路径算法中，如何处理动态的边权值变化。3、（本题5分）详细说明在字符串的匹配算法中，如何处理通配符和正则表达式的匹配。4、（本题5分）详细论述在利用哈希表存储结构体数据时，如何设计哈希函数和处理冲突，以提高查找和存储效率。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线图书馆的借阅管理系统需要记录图书信息、读者信息和借阅记录，图书信息包括图书ISBN、书名、作者、出版社、可借阅状态，读者信息包括读者ID、姓名、联系方式，借阅记录包括借阅ID、读者ID、图书ISBN、借阅时间、应还时间。请设计数据结构来管理借阅数据，实现图书的借阅、归还、续借操作，查询读者的借阅历史，并统计逾期未还的图书。2、（本题5分）某电商平台的客户评价系统需要记录客户对商品的评价内容、评价星级、评价时间等信息。请设计数据结构来存储和管理这些评价数据，支持按商品、评价时间、评价星级等条件进行查询和统计，能够快速获取热门商品的评价信息和客户的总体满意度。3、（本题5分）某学校的选课系统需要管理课程、教师、学生选课信息和课程容量等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现课程的开设、学生选课、退课和课程容量的调整操作，并能够快速查询某门课程的选课情况和剩余容量。4、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以了解用户的消费习惯。购买记录以链表形式存储，每个节点包含用户ID、商品ID、购买时间和购买金额等信息。请设计算法实现以下功能：（1）统计每个用户的总消费金额；（2）找出消费金额最高的前10个用户；（3）按照购买时间对购买记录进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）一个视频网站需要对用户的观看历史和偏好进行分析，以提供个性化的推荐。用户的观看历史以字典树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）根据用户的观看历史推荐相关视频；（2）统计用户观看某类视频的次数；（3）更新用户的观看历史；（4）处理大量用户数据时，如何优化字典树的存储和查询效率。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。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，使用堆结构实现对一组任务按照难度和重要程度进行优先级排序。2、（本题10分）以链表为基础，设计