重庆工程职业技术学院《数据结构综合实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页重庆工程职业技术学院

《数据结构综合实践》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、利用数字电路技术，设计一个电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超载报警等功能。2、当使用快速排序算法对一个数组进行排序时，选择基准元素的策略对算法的性能有很大影响。假设总是选择数组的第一个元素作为基准，在某些特殊情况下可能会导致算法的性能变差。以下哪种情况可能导致这种现象（）A.数组已经是有序的B.数组元素的值都相同C.数组元素随机分布D.以上情况都不会3、设计一个简单的无线充电器，能够为手机等设备进行无线充电，给出充电器的电路原理和设计参数。4、设计一个基于运算放大器的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的加权求和。5、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的应用，说法不正确的是（）A.可以将中缀表达式转换为后缀表达式，然后利用栈进行求值B.栈可以保存操作数和运算符，按照运算规则进行计算C.对于复杂的表达式，栈的使用可以简化求值过程D.栈在表达式求值中只能用于中缀表达式，不能用于后缀表达式6、快速排序是一种高效的排序算法，具有较好的平均性能。以下关于快速排序的描述，错误的是：（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于和大于基准元素的两部分，然后对这两部分分别递归排序B.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现C.快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，通常为O(logn)D.快速排序是一种稳定的排序算法，能够保证相同元素的相对顺序不变7、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求8、设计一个基于USB接口的数据采集卡，能够采集模拟信号和数字信号，并在计算机上进行显示和分析，给出硬件设计和驱动程序开发。9、设计一个简单的无线数据传输系统，工作频率在ISM频段，传输距离不小于100米，数据传输速率不低于1Mbps，说明系统组成和关键技术。10、设计一个基于PLC的物料分拣系统，能够根据物料的颜色、形状等特征自动进行分拣。11、设计一个基于模拟乘法器的乘法型数模转换器（DAC），分析其性能和误差。12、采用模拟电子技术设计一个电压基准源，提供稳定的参考电压，具有低温度系数和高电源抑制比。13、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于深度优先搜索的描述，不正确的是（）A.采用栈来实现B.可能会出现重复访问节点的情况C.对于连通图，能遍历到所有节点D.可以用于求解图的连通分量14、字符串的操作和处理在计算机编程中经常遇到。对于字符串的匹配算法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.朴素的字符串匹配算法通过逐个字符比较来查找模式串在主串中的位置，时间复杂度较高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通过利用已经匹配的部分信息来提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法从右向左比较字符，在某些情况下性能优于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最坏情况下的时间复杂度都是O(m*n)，其中m是模式串长度，n是主串长度15、设计一个温度控制系统电路，能够根据设定的温度自动控制加热或冷却设备，使环境温度保持在设定值附近，精度为±1℃。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述AVL树在插入和删除操作时的平衡调整对树的整体结构的影响。2、（本题5分）解释如何在一个二叉树中进行中序遍历的非递归多线程实现，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势和潜在问题。3、（本题5分）论述在树的平衡调整算法中，如何分析旋转操作对树的高度和性能的影响。4、（本题5分）在一个具有n个顶点的有向图中，如何找出所有的强连通分量，给出一种有效的算法并分析其时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某医院的病人管理系统需要存储病人的基本信息、病历、诊断结果和治疗方案等。请设计合适的数据结构来存储病人信息，实现病人信息的添加、删除、查找和修改操作，并能够根据病情严重程度对病人进行排序和优先处理。2、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。3、（本题5分）一个科研项目管理系统需要对项目的进展情况和参与人员进行跟踪。项目信息包括项目编号、项目名称、负责人、起止时间、进展状态等，参与人员信息包括人员编号、姓名、参与项目等。这些信息以十字链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个项目的详细信息；（2）添加新的项目或人员；（3）删除已完成的项目或离职人员；（4）统计每个负责人负责的项目数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。5、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以发现用户的购买偏好和趋势。购买记录存储在一个大型数据库中，设计一种合适的数据结构和算法，能够高效地统计每个用户购买不同商品的次数，并找出最受欢迎的商品类别和品牌。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个回溯程序，解决数独问题，