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《數據結構及算法實驗（Python）》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、根據數字電路原理，設計一個具有自動計數和顯示功能的電子計數器，可用于工業生產中的產品計數。2、設計一個具有USB接口的數字存儲設備，能夠實現數據的存儲和讀取，包括硬件接口設計和存儲管理軟件。3、基于通信中的多天線技術設計一個MIMO通信系統，提高通信容量和可靠性。4、考慮一個在線游戲的服務器端程序，需要實時地處理多個玩家的操作請求，并維護玩家的狀態信息，如位置、得分等。由于玩家的操作頻繁且并發，數據需要快速地更新和查詢。在這種情況下，以下哪種數據結構最適合用于存儲玩家的狀態數據？（）A.數組，能夠快速地隨機訪問元素B.哈希表，通過哈希函數快速定位玩家的數據C.圖，用于表示玩家之間的關系和交互D.樹狀數組，高效地支持區間查詢和更新5、設計一個基于ZigBee技術的智能倉儲管理系統，能夠實現貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能。6、利用模擬電路技術，設計一個高精度的電壓基準源電路，輸出電壓具有極低的溫度系數和長期穩定性。7、設計一個電子血壓計數據分析電路，能夠對血壓計測量的數據進行分析和統計，為醫療診斷提供參考。8、設計一個基于數字電路的簡單密碼鎖系統，要求能夠通過輸入正確的數字密碼解鎖，密碼錯誤時有報警提示，且密碼可修改。9、在一個具有n個元素的有序數組中，使用二分查找查找一個特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n10、設計一個簡單的數字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設計和解碼算法。11、設計一個基于ZigBee技術的無線智能家居安防系統，能夠檢測門窗入侵、煙霧和燃氣泄漏等情況，并及時報警，說明系統組成和網絡配置。12、在數據結構的性能評估中，除了時間復雜度和空間復雜度，還有其他因素需要考慮。假設我們正在評估一個數據結構的性能。以下關于性能評估的描述，哪一項是不準確的？（）A.數據結構的實現細節、代碼的可讀性和可維護性也會影響其在實際應用中的性能B.不同的硬件平臺和操作系統可能會對數據結構的性能產生影響C.對于實時性要求高的系統，平均性能比最壞性能更重要D.只需要關注數據結構在理論上的時間復雜度和空間復雜度，實際的運行環境對性能影響不大13、設計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數可調，用于對輸入信號進行積分運算。14、使用集成電路設計一個視頻放大器，能夠對輸入的視頻信號進行放大和處理，保證圖像質量。15、設計一個低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細闡述如何使用伸展樹解決頻繁插入和刪除操作導致的性能問題。2、（本題5分）深入分析在具有n個元素的循環鏈表中，如何查找指定元素，并給出時間復雜度和空間復雜度的分析。3、（本題5分）闡述二叉樹的定義、性質和遍歷方式（前序、中序、后序），并說明每種遍歷方式的應用場景。4、（本題5分）在圖的遍歷中，如何處理大規模圖的并行計算問題？有哪些并行算法和技術適用于大規模圖的遍歷？三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線考試系統的自動判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標準答案。題目信息包括題目ID、題目內容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內容，標準答案包括題目ID、標準內容。設計數據結構來實現自動判卷，能夠快速對比考生答案和標準答案、計算考生得分，并統計題目得分率。2、（本題5分）一家電商平臺的物流跟蹤系統需要記錄包裹的運輸軌跡，包括包裹單號、運輸節點、到達時間、運輸狀態。請設計數據結構來存儲運輸軌跡數據，能夠快速查詢包裹的當前位置、歷史軌跡、預計到達時間，并統計不同運輸節點的處理效率。3、（本題5分）一個在線健身平臺需要管理用戶的健身計劃、運動記錄、飲食記錄和身體指標等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持健身計劃的制定和修改，運動和飲食記錄的錄入，身體指標的測量和分析，并能夠根據用戶數據提供個性化的健身建議和目標設定。4、（本題5分）一個在線游戲的組隊系統需要對玩家的組隊信息進行管理。組隊信息包括隊伍編號、隊員列表、隊伍狀態等。這些信息以稀疏矩陣的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個隊伍的隊員信息；（2）玩家加入或退出隊伍時更新矩陣；（3）按照隊伍人數對隊伍進行排序；（4）統計空閑隊伍的數量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據騎手的位置和訂單信息進行任務分配，確保高效配送。設計合適的數據結構和算法，實現訂單的合理分配和配送路徑規劃。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，用平衡二叉樹存儲股票的價格數據，實現快速的價格查詢