上海健康医学院《数据科学与工程算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页上海健康医学院《数据科学与工程算法》

2023-2024学年第一学期期末试卷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、想象一个游戏中的怪物刷新系统，怪物需要在不同的地点按照一定的时间间隔刷新。需要一种数据结构来管理怪物的刷新时间和地点信息，并能够快速判断下一个即将刷新的怪物。以下哪种数据结构可能最合适？（）A.堆，特别是最小堆，能够快速获取最小的刷新时间B.链表，便于插入和删除，但查找最小时间效率低C.数组，存储固定数量的怪物信息，不便于动态管理刷新D.树，结构复杂，对于简单的刷新管理可能过于复杂2、设计一个基于无线通信技术的智能交通信号控制系统，能够根据实时交通流量优化信号灯时间。3、在一个大型电商平台的数据库中，需要高效地存储和检索商品信息，包括商品名称、价格、库存数量等。同时，要能够快速地根据价格范围、库存状态等条件进行查询和排序。为了实现这些功能，以下哪种数据结构可能是最合适的选择？（）A.链表，便于动态地插入和删除商品信息B.栈，按照后进先出的原则存储商品数据C.队列，先进入的商品信息先被处理D.二叉搜索树，能够快速地进行查找、插入和删除操作，并支持排序4、设计一个电子秤电路，能够测量物体的重量，测量范围为0kg到10kg，精度为±0.01kg。5、插入排序在小规模数据时性能较好。以下关于插入排序的描述，正确的是（）A.对于近乎有序的数组，效率很高B.最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.平均情况下的时间复杂度为O(n^2)D.是一种空间复杂度较高的排序算法6、设计一个音频降噪电路，能够有效降低环境噪声对音频信号的影响，给出电路设计和降噪效果测试。7、设计一个太阳能路灯控制器节能电路，能够根据环境光照强度和交通流量自动调节路灯的亮度，实现节能。8、设计一个简单的直流稳压电源，输出电压为5V和12V可选，最大输出电流为1A，纹波电压小于50mV。9、在排序算法的比较中，稳定性是一个重要的特性。以下关于排序算法稳定性的描述，错误的是（）A.稳定的排序算法在排序过程中不会改变相同元素的相对顺序B.冒泡排序、插入排序和归并排序是稳定的排序算法C.选择排序和快速排序是不稳定的排序算法D.排序算法的稳定性对于所有应用都是至关重要的，不稳定的算法不能使用10、基于通信协议栈设计一个网络通信模块，支持多种网络协议，实现数据的收发和处理。11、设计一个基于FPGA的数字信号编码系统，实现曼彻斯特编码、NRZ编码等常见编码方式。12、设计一个数字通信中均衡器训练和跟踪模式的切换策略，分析对系统性能的影响。13、设计一个基于光电传感器的自动化立体车库车辆检测与引导系统，提高车库的空间利用率和停车效率。14、根据通信原理，设计一个卫星通信车载终端的收发系统，能够在移动中保持稳定的通信连接。15、运用通信网络原理，设计一个智能物流仓储管理系统的无线网络方案，实现货物的实时定位和信息传输。16、设计一个基于FPGA的UART转SPI通信桥接模块，实现两种接口之间的数据转换，给出硬件描述和功能验证。17、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路，共模抑制比不小于80dB，用于放大差分信号并抑制共模干扰。18、设计一个基于ARM处理器的嵌入式系统，实现特定的功能，如数据采集、处理和传输，描述系统的硬件架构和软件编程思路。19、在一个需要对大量数据进行频繁插入和删除操作，并且要求数据有序的数据结构中。以下哪种数据结构可能不太适合？（）A.红黑树B.链表C.平衡二叉树D.有序数组20、对于一个需要快速判断两个字符串是否相似（例如编辑距离较小）的数据结构问题。以下哪种数据结构和算法的结合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比较B.后缀树和字符串匹配C.二叉搜索树和字符串遍历D.堆和字符串排序二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述红黑树的性质和特点，以及在插入和删除操作时如何保持红黑树的性质。2、（本题5分）什么是二叉搜索树的删除操作的非递归实现？请描述其实现过程。3、（本题5分）探讨在一个具有n个顶点的无向图中，如何进行图的连通分量的合并操作。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，用跳表优化数据库中的索引结构。2、（本题5分）评估跳表在大规模数据存储中的可扩展性，设计相应的测试方案。3、（本题5分）设计一个程序，用邻接矩阵表示一个带权无向图，实现A*算法求最短路径。4、（本题5分）设计后缀数组的构建算法，并应用于字符串处理问题，与后缀树进行对比。5、（本题5分）设计一个算法，用顺序存储的完全二叉树实现中序遍历，并输出遍历结果。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个视频网站需要管理大量的视频资源，包括视频信息、播放量、评论等。设计数据结构来优化视频的存储和检索