安徽电气工程职业技术学院《数据结构与算法（基于Python）》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法（基于Python）》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、假设正在开发一个视频编码系统，需要对视频帧进行压缩和存储，并能够快速地读取和解码。在这种情况下，以下哪种数据结构可能对视频数据的组织和处理最有帮助？（）A.树状数组，优化数据的存储和访问B.跳表，支持快速的帧查找和操作C.链表，顺序存储视频帧数据D.数组，直接映射视频帧的存储位置2、根据传感器原理，设计一个用于工业自动化生产线的物体位置检测系统，能够准确检测物体的位置并反馈给控制系统。3、设计一个用于工业机器人的力传感器接口电路，能够准确测量力和力矩信息，给出电路设计和信号处理方法。4、设计一个基于FPGA的数字信号加密传输系统，保障数据在传输过程中的安全性。5、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。6、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够实现车库门的自动开关、远程控制和防夹保护功能。7、设计一个基于模拟乘法器和运放的有效值测量电路，能够测量交流信号的有效值。8、在一个分布式系统中，多个节点需要共享和同步数据，同时要处理数据的冲突和一致性问题。为了实现高效的数据共享和一致性维护，以下哪种数据结构和技术可能是最关键的？（）A.分布式哈希表和一致性哈希算法B.分布式链表和锁机制C.分布式队列和消息传递D.分布式栈和版本控制9、设计一个基于LoRaWAN的物联网终端设备，实现低功耗远距离数据传输，给出硬件架构和软件流程。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、斐波那契堆是一种可合并堆的数据结构。关于斐波那契堆的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.支持插入、删除最小元素和合并等操作B.在一系列操作中，某些操作的时间复杂度可以低于传统堆的时间复杂度C.斐波那契堆的结构比较复杂，实现难度较大D.斐波那契堆在实际应用中不如二叉堆和二项堆广泛12、设计一个数字频率计高精度电路，能够实现更高精度的频率测量，精度达到±0.01Hz。13、设计一个简单的数字通信系统的同步模块，实现位同步、帧同步等功能，阐述同步模块的设计和性能测试。14、设计一个基于蓝牙技术的无线传感器网络节点，能够采集环境温度、湿度和光照等信息，并将数据发送到手机终端，说明节点的硬件设计和软件流程。15、设计一个正弦波信号发生器，采用DDS技术，频率分辨率达到1Hz，输出幅度稳定，说明工作原理和硬件设计。16、在一个实时交通监控系统中，需要快速更新道路的拥堵状态，并能够查询某条道路的当前状态。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉平衡树，能够保持平衡，查找和更新效率较高，但结构较复杂B.跳表，通过多层索引提高查找和更新效率，实现相对简单C.线段树，常用于区间查询和更新，但对于单个元素的操作相对复杂D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较好的性能17、设计一个基于ZigBee技术的智能农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数。18、设计一个基于FPGA的图像锐化系统，能够增强图像的边缘和细节，说明算法和硬件实现。19、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20、根据传感器原理，设计一个用于气象监测的风速风向测量系统，能够实时准确地测量风速和风向。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明如何在一个有序数组中查找两个数之和等于给定值的所有组合。2、（本题5分）解释如何对一个链表进行排序，选择合适的排序算法（如归并排序）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。3、（本题5分）详细阐述栈和队列这两种数据结构的特点，举例说明它们在实际生活中的应用场景，并分析其操作的时间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，利用快速排序对一组随机生成的整数进行高效排序。2、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现一个学生成绩管理系统，能够添加、删除、查找、修改学生成绩，并按照成绩进行排序输出。3、（本题5分）设计一个程序，使用堆结构实现对一组项目按照优先级和截止日期进行排序。4、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有顶点之间的传递闭包。5、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线音乐平台的用户收藏歌曲分类管理信息，方便用户查找和播放。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