石家庄学院《数据结构初步》2023-2024学年第二学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页石家庄学院《数据结构初步》

2023-2024学年第二学期期末试卷院(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25个小题，每小题1分，共25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、假设要实现一个可以动态调整大小并且能够快速查找最大元素的数据结构。以下哪种数据结构的扩展和修改可能是最合适的？（）A.最大堆B.最小堆C.链表D.数组2、设计一个基于蓝牙4.0技术的智能血压计，能够实时监测血压变化，并提供健康建议。3、假设正在设计一个内存管理系统，需要有效地分配和回收内存块，并能够快速地查找合适大小的空闲内存区域。以下哪种数据结构和算法常用于解决内存管理的问题？（）A.伙伴系统和首次适应算法B.堆排序和最佳适应算法C.冒泡排序和最坏适应算法D.快速排序和循环首次适应算法4、对于一个具有n个元素的有序数组，采用二分查找算法查找一个特定元素，其最坏情况下的比较次数为（）A.log₂nB.nC.n/2D.log₂n-15、设计一个基于单片机的水位控制系统，能够自动控制水泵的启停，保持水位在设定范围内。6、采用模拟电子技术设计一个宽带放大器，能够在较宽的频率范围内实现信号放大。7、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的叙述中，不正确的是（）A.冒泡排序通过不断比较相邻元素并交换位置来排序B.冒泡排序在最好情况下的时间复杂度为O(n)C.冒泡排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)D.冒泡排序是一种稳定的排序算法8、假设要实现一个文本编辑器中的撤销和重做功能，需要能够高效地存储操作历史，并支持快速的回退和前进。以下哪种数据结构可能是最佳选择？（）A.数组，存储固定数量的操作历史，扩展困难B.双向链表，方便在两端进行插入和删除操作，适合存储操作历史C.树，结构复杂，不太适合存储简单的操作历史D.哈希表，查找效率高，但不便于维护操作的顺序9、设计一个基于PLC的数控机床控制系统，实现机床的运动控制、刀具补偿和故障报警功能。10、假设正在设计一个程序，用于管理学生的成绩信息，包括学号、姓名、各科成绩等。需要支持快速插入新的学生成绩、按照成绩进行排序以及查找特定学生的成绩。在这种情况下，以下哪种数据结构组合可能是最理想的？（）A.使用链表存储学生信息，再使用冒泡排序进行排序B.用数组存储学生信息，采用快速排序算法排序C.构建二叉搜索树来存储学生信息，实现快速查找和排序D.利用哈希表存储学生信息，不进行排序操作11、根据通信原理，设计一个卫星导航接收机的前端电路，能够接收和解码卫星导航信号。12、设计一个基于蓝牙模块的智能血糖仪，能够测量血糖值，并将数据传输到手机APP进行记录和分析。13、设计一个音频放大器功率扩展电路，能够增加放大器的输出功率，满足更大功率的音频播放需求。14、设计一个卫星导航系统中的卫星轨道参数计算和预测模块，分析轨道精度。15、在数据结构中，排序算法用于将元素按照特定的顺序排列。以下关于排序算法的描述，不正确的是：（）A.冒泡排序通过不断比较相邻元素并交换位置，将最大的元素逐步“冒泡”到末尾B.插入排序将待排序元素插入到已排序部分的适当位置，适用于小规模数据C.快速排序通过选择一个基准元素，将数据分为两部分，然后对两部分分别递归排序D.所有排序算法的时间复杂度在最好、平均和最坏情况下都是相同的，不受数据分布的影响16、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定值的±1℃范围内。17、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动轨迹规划、动作控制和故障诊断功能。18、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的描述，不正确的是（）A.每次比较相邻的两个元素，将较大的元素向后移动B.经过n-1轮比较，就可以将数组排序完成C.冒泡排序的时间复杂度为O(n²)，在所有情况下性能都较差D.冒泡排序是一种稳定的排序算法19、设计一个音频功率放大器的散热系统，保证放大器在高功率输出时的稳定工作，给出散热系统的设计和热分析。20、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，能够实现视频的缩放、旋转和色彩调整等功能。21、在图的算法中，最小生成树算法用于构建连通图的最小代价生成树，以下关于最小生成树算法的描述，正确的是：（）A.Prim算法和Kruskal算法都能得到图的最小生成树，但算法思想不同B.Prim算法从图中的任意一个节点开始构建生成树，Kruskal算法则从边的集合开始C.最小生成树的权值之和是唯一确定的，与算法的选择无关D.对于稠密图，Kruskal算法的效率高于Prim算法；对于稀疏图，Prim算法更优22、设计一个无线传感器网络中的能量有效数据采集方案，分析节点能耗和数据准确性。23、设计一个液晶显示的驱动电源，能够提供稳定的电压和电流，具有过压、过流保护功能。24、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。25、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.以上情况都不会二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述如何在一个具有n个元素的数组中，找出出现次数超过一半的元素，分析所使用的算法和时间复杂度。2、（本题5分）论述在拓扑排序的应用扩展中，如何解决资源分配或任务调度问题。3、（本题5分）阐述队列在网络通信中的应用，如数据包的传输、流量控制等，并解释其作用。4、（本题5分）详细说明选择排序算法的基本思想和在最坏情况下的时间复杂度分析。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，使用合适的数据结构存储一个学校的教师培训需求调查信息，支持分析教师的培训需求。2、（本题5分）设计一个程序，利用线段树和迪杰斯特拉算法的结合，为一个城市的物流配送中心规划多个配送点到客户的最优路线。3、（本题5分）设计一个算法，在字符串中查找最长不重复子串，输出子串和长度。4、（本题5分）基于AVL树结构，设计一个程序，用于存储股票的价格信息，实现股票价格的插入、删除和查找操作，并保持树的平衡。5、（本题5分）基于AVL树和广度优先搜索算法，设计一个程序，在一个社交网络中找出具有最多共同好友的用户对。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某在线教育平台需要对课程的章节内容和学生的学习进度进行管理。课程信息包括课程编号、章节标题、内容、学习进度等，学生信息包括学生编号、学习的课程等。这些信息以块状链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个学生在某门课程中的学习进度；（2）更新学生的学习进度；（3）按照学习进度对学生进行排序；（4）统计某门课程的学习完成率。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）某电商仓库管理系统需要存储货物的种类、数量、存放位置和入库出库时间等信息。请设计合适的数据结构来存储货物信息，支持货物的入库、出库、盘点