學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁上海健康醫學院《數據科學與工程算法》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、想象一個游戲中的怪物刷新系統，怪物需要在不同的地點按照一定的時間間隔刷新。需要一種數據結構來管理怪物的刷新時間和地點信息，并能夠快速判斷下一個即將刷新的怪物。以下哪種數據結構可能最合適？（）A.堆，特別是最小堆，能夠快速獲取最小的刷新時間B.鏈表，便于插入和刪除，但查找最小時間效率低C.數組，存儲固定數量的怪物信息，不便于動態管理刷新D.樹，結構復雜，對于簡單的刷新管理可能過于復雜2、設計一個基于無線通信技術的智能交通信號控制系統，能夠根據實時交通流量優化信號燈時間。3、在一個大型電商平臺的數據庫中，需要高效地存儲和檢索商品信息，包括商品名稱、價格、庫存數量等。同時，要能夠快速地根據價格范圍、庫存狀態等條件進行查詢和排序。為了實現這些功能，以下哪種數據結構可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動態地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進先出的原則存儲商品數據C.隊列，先進入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹，能夠快速地進行查找、插入和刪除操作，并支持排序4、設計一個電子秤電路，能夠測量物體的重量，測量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。5、插入排序在小規模數據時性能較好。以下關于插入排序的描述，正確的是（）A.對于近乎有序的數組，效率很高B.最壞情況下的時間復雜度為O(nlogn)C.平均情況下的時間復雜度為O(n^2)D.是一種空間復雜度較高的排序算法6、設計一個音頻降噪電路，能夠有效降低環境噪聲對音頻信號的影響，給出電路設計和降噪效果測試。7、設計一個太陽能路燈控制器節能電路，能夠根據環境光照強度和交通流量自動調節路燈的亮度，實現節能。8、設計一個簡單的直流穩壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。9、在排序算法的比較中，穩定性是一個重要的特性。以下關于排序算法穩定性的描述，錯誤的是（）A.穩定的排序算法在排序過程中不會改變相同元素的相對順序B.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩定的排序算法C.選擇排序和快速排序是不穩定的排序算法D.排序算法的穩定性對于所有應用都是至關重要的，不穩定的算法不能使用10、基于通信協議棧設計一個網絡通信模塊，支持多種網絡協議，實現數據的收發和處理。11、設計一個基于FPGA的數字信號編碼系統，實現曼徹斯特編碼、NRZ編碼等常見編碼方式。12、設計一個數字通信中均衡器訓練和跟蹤模式的切換策略，分析對系統性能的影響。13、設計一個基于光電傳感器的自動化立體車庫車輛檢測與引導系統，提高車庫的空間利用率和停車效率。14、根據通信原理，設計一個衛星通信車載終端的收發系統，能夠在移動中保持穩定的通信連接。15、運用通信網絡原理，設計一個智能物流倉儲管理系統的無線網絡方案，實現貨物的實時定位和信息傳輸。16、設計一個基于FPGA的UART轉SPI通信橋接模塊，實現兩種接口之間的數據轉換，給出硬件描述和功能驗證。17、設計一個基于運算放大器的差分放大器電路，共模抑制比不小于80dB，用于放大差分信號并抑制共模干擾。18、設計一個基于ARM處理器的嵌入式系統，實現特定的功能，如數據采集、處理和傳輸，描述系統的硬件架構和軟件編程思路。19、在一個需要對大量數據進行頻繁插入和刪除操作，并且要求數據有序的數據結構中。以下哪種數據結構可能不太適合？（）A.紅黑樹B.鏈表C.平衡二叉樹D.有序數組20、對于一個需要快速判斷兩個字符串是否相似（例如編輯距離較小）的數據結構問題。以下哪種數據結構和算法的結合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比較B.后綴樹和字符串匹配C.二叉搜索樹和字符串遍歷D.堆和字符串排序二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細闡述紅黑樹的性質和特點，以及在插入和刪除操作時如何保持紅黑樹的性質。2、（本題5分）什么是二叉搜索樹的刪除操作的非遞歸實現？請描述其實現過程。3、（本題5分）探討在一個具有n個頂點的無向圖中，如何進行圖的連通分量的合并操作。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，用跳表優化數據庫中的索引結構。2、（本題5分）評估跳表在大規模數據存儲中的可擴展性，設計相應的測試方案。3、（本題5分）設計一個程序，用鄰接矩陣表示一個帶權無向圖，實現A*算法求最短路徑。4、（本題5分）設計后綴數組的構建算法，并應用于字符串處理問題，與后綴樹進行對比。5、（本題5分）設計一個算法，用順序存儲的完全二叉樹實現中序遍歷，并輸出遍歷結果。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個視頻網站需要管理大量的視頻資源，包括視頻信息、播放量、評論等。設計數據結構來優化視頻的存儲和檢索