四川师范大学《数据管理原理与技术》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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四川师范大学
《数据管理原理与技术》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、栈是一种特殊的线性表，具有特定的操作规则。以下关于栈的特点的描述，错误的是：（ ）
A. 栈遵循先进后出的原则
B. 栈的插入和删除操作只能在栈顶进行
C. 可以用数组或链表来实现栈
D. 栈中的元素必须按照从小到大的顺序排列

2、利用数字电路技术，设计一个智能公交站牌系统，显示车辆实时位置和预计到达时间。

3、数据结构的实现可以使用多种编程语言。以下关于不同编程语言中数据结构实现的特点，不正确的是：（ ）
A. C 语言实现数据结构通常需要手动管理内存
B. Java 中的数据结构具有自动内存管理和丰富的类库支持
C. Python 中的数据结构使用简单，但性能可能不如其他语言
D. 不同编程语言中数据结构的实现原理和效果完全相同

4、设计一个基于 D/A 转换器的三角波信号发生器电路，输出频率范围为 100Hz - 1kHz，幅度可调。

5、设计一个基于模拟滤波器和放大器的音频前置放大与滤波系统，提升音频输入质量。

6、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，阐述系统架构和通信方式。

7、假设正在开发一个视频编码系统，需要对视频帧进行压缩和存储，并能够快速地读取和解码。在这种情况下，以下哪种数据结构可能对视频数据的组织和处理最有帮助？（ ）
A. 树状数组，优化数据的存储和访问
B. 跳表，支持快速的帧查找和操作
C. 链表，顺序存储视频帧数据
D. 数组，直接映射视频帧的存储位置

8、设计一个温度传感器网络远程监控电路，能够通过互联网远程监控温度传感器网络的工作状态和数据，实现远程管理。

9、设计一个基于UWB技术的室内定位系统，定位精度达到厘米级，说明系统组成和定位算法。

10、考虑一个在线游戏中的玩家对战匹配系统，需要根据玩家的等级和等待时间来进行匹配。以下哪种数据结构可以高效地实现这个匹配过程？（ ）
A. 优先队列，按照等级和等待时间排序
B. 数组，随机选择匹配对象
C. 链表，逐个比较进行匹配
D. 二叉树，根据等级划分存储

11、考虑一个图书馆管理系统，需要存储图书的信息，包括书名、作者、ISBN 号、借阅状态等，并能够根据不同的条件进行快速查询和排序，如按照借阅次数、出版年份等。为了实现这些功能，以下哪种数据结构可能是最有效的？（ ）
A. 冒泡排序算法结合数组
B. 快速排序算法结合链表
C. 归并排序算法结合二叉树
D. 插入排序算法结合栈

12、设计一个基于 FPGA 的数字滤波器，实现巴特沃斯、切比雪夫或椭圆滤波器的功能，参数可设置。

13、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉水量和时间。

14、在数据结构的学习中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下关于数据结构概念的描述，正确的是：（ ）
A. 数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合
B. 数据结构只关注数据的存储方式，不关心数据的操作和处理
C. 不同的数据结构适用于不同的应用场景，没有一种数据结构是万能的
D. 数据结构的设计和选择对程序的性能和效率没有影响

15、设计一个数字频率计电路，能够测量输入信号的频率，测量范围为 1Hz 到 1MHz，精度为±1Hz。

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）解释如何使用冒泡排序对链表进行排序，分析其与数组冒泡排序的异同。

2、（本题5分）阐述后缀树在多模式匹配中的应用和实现思路。

3、（本题5分）在一个链表中，如何删除所有值为指定值的结点？

4、（本题5分）详细阐述在动态规划的空间优化中，如何通过滚动数组或状态压缩减少空间消耗。

三、综合题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一家酒店的预订系统需要记录房间信息和预订记录，房间信息包括房间号、房间类型、价格、可预订状态，预订记录包括预订ID、房间号、入住时间、退房时间、客人姓名。请设计数据结构来管理预订数据，实现房间的快速预订、取消预订、查询房间可用性，并统计不同时间段的预订率。

2、（本题5分）一个图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版日期、馆藏数量等。同时，系统要支持快速查找特定图书、按照馆藏数量进行排序、新增和删除图书记录等操作。请选择合适的数据结构来存储图书信息，并设计相应的算法和代码来实现上述功能，同时分析时间和空间复杂度。

3、（本题5分）某电商仓库的库存管理系统需要存储商品的库存信息，包含商品编号、商品名称、库存数量、进货价格、出货价格等。系统要能够快速查询特定商品的库存、按照库存数量对商品进行排序、进行商品的入库和出库操作、修改商品的价格信息。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现以及性能评估。

4、（本题5分）某城市的交通流量监测系统需要对各个路口的车流量进行统计和分析。路口信息和车流量数据以广义表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个时间段内某个路口的车流量；（2）找出车流量最大的路口；（3）当路口设置发生变化时，更新数据结构；（4）按照车流量对路口进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

5、（本题5分）一个在线健身课程平台需要管理课程视频、学员的学习进度、打卡记录和教练评价。设计数据结构来优化用户体验和课程管理。

四、设计题（本大题共4个小题，共40分)
1、（本题10分）设计一个循环链表，模拟约瑟夫环问题，给定人数和出圈间隔，输出出圈顺序。

2、（本题10分）设计一个算法，利用链表实现一个栈，模拟计算机内存的栈式存储。

3、（本题10分）设计一个哈希表程序，采用不同的哈希函数和处理冲突的方法，比较它们的性能。

4、（本题10分）使用双向链表和Prim算法，设计一个程序，为一个物流园区的货物运输路线进行规划，使运输效率最高。

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