安徽大學《數(shù)據(jù)結(jié)構與GS算法》2022-2023學年第一學期期末試卷

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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽大學《數(shù)據(jù)結(jié)構與GS算法》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在一個圖像識別系統(tǒng)中，需要對大量的圖像特征向量進行聚類分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構和算法常用于實現(xiàn)圖像特征的聚類？（）A.K-Means算法結(jié)合鏈表B.層次聚類算法和二叉樹C.密度聚類算法和數(shù)組D.以上算法和數(shù)據(jù)結(jié)構都可能用到，取決于具體需求2、設計一個基于ZigBee技術的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，能夠采集環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照等）并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器。3、遞歸是一種編程技術，在數(shù)據(jù)結(jié)構和算法中經(jīng)常用到。以下關于遞歸的描述，錯誤的是：（）A.遞歸函數(shù)直接或間接調(diào)用自身B.遞歸算法通常比非遞歸算法更簡潔易懂C.遞歸算法的執(zhí)行效率總是高于非遞歸算法D.遞歸在處理某些問題時，如樹和圖的遍歷，非常方便4、設計一個用于醫(yī)療監(jiān)護儀的生理信號處理電路，如心電、血壓等，給出電路設計和干擾抑制措施。5、設計一個基于光電傳感器和計數(shù)器的物體運動速度測量系統(tǒng)，準確測量物體的運動速度。6、隊列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關于隊列的描述，錯誤的是：（）A.隊列遵循先進先出（FIFO）原則，即最先入隊的元素最先出隊B.環(huán)形隊列可以有效地解決順序隊列中假溢出的問題，提高存儲空間的利用率C.隊列在任務調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊列的插入和刪除操作只能在隊頭和隊尾進行，不能在隊列中間進行，且其操作效率總是低于棧7、設計一個基于單片機的智能門鎖系統(tǒng)，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報警功能。8、在一個字符串處理程序中，需要快速判斷一個字符串是否是另一個字符串的子串。以下哪種算法和數(shù)據(jù)結(jié)構的組合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用數(shù)組存儲字符串B.KMP算法，基于有限自動機原理C.哈希算法，將字符串映射為哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找9、設計一個基于藍牙的無線鍵盤，能夠與計算機或移動設備進行無線連接，實現(xiàn)按鍵輸入功能。10、利用電力電子技術設計一個升壓型直流-直流變換器（BoostConverter），并對其性能進行測試和優(yōu)化。11、設計一個基于SiC器件的高效功率轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為48V，輸出電壓為12V/10A，給出電路拓撲和性能優(yōu)勢。12、設計一個音頻放大器噪聲抑制電路，能夠降低放大器的噪聲水平，提高音頻質(zhì)量。13、設計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度化等基本操作。14、設計一個具有自動增益控制功能的放大器，能夠根據(jù)輸入信號的幅度自動調(diào)整增益，給出電路設計和性能測試報告。15、在一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)中，需要按照到達的時間順序存儲和處理數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構最適合？（）A.隊列B.棧C.二叉搜索樹D.哈希表二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細闡述棧和隊列這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構的特點，舉例說明它們在實際生活中的應用場景，并分析其操作的時間復雜度。2、（本題5分）比較插入排序和希爾排序在初始有序程度不同的情況下的性能差異。3、（本題5分）解釋如何在一個具有n個元素的數(shù)組中，實現(xiàn)快速選擇算法，分析其時間復雜度和與快速排序的關系。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線考試系統(tǒng)需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速地統(tǒng)計考試結(jié)果、分析學生的薄弱環(huán)節(jié)。2、（本題5分）一個快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的單號、運輸路徑、當前位置和預計送達時間。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構來實現(xiàn)包裹狀態(tài)的實時查詢和跟蹤。3、（本題5分）一個在線音樂平臺的歌單管理系統(tǒng)需要記錄歌單信息、歌曲列表和用戶收藏情況。歌單信息包括歌單ID、歌單名稱、創(chuàng)建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌單ID，用戶收藏情況包括用戶ID、歌單ID。設計數(shù)據(jù)結(jié)構來管理歌單數(shù)據(jù)，實現(xiàn)歌單的創(chuàng)建、歌曲的添加和刪除、用戶的收藏和取消收藏，并統(tǒng)計熱門歌單。4、（本題5分）某學校的圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版年份、館藏數(shù)量、借閱狀態(tài)等。請為該系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)結(jié)構，能夠快速查找特定圖書、按作者或出版社分類查詢、統(tǒng)計熱門圖書，并支持新書的入庫和舊書的刪除操作。5、（本題5分）假設一個視頻網(wǎng)站需要存儲大量的視頻信息和用戶的觀看記錄，視頻信息包括視頻ID、視頻名稱、時長、上傳者、分類等，觀看記錄包括用戶ID、視頻ID、觀看時間、觀看進度等。請設計數(shù)據(jù)結(jié)構來管理這些數(shù)據(jù)，能夠快速查找視頻、推薦相關視頻、統(tǒng)計視頻的觀看次數(shù)，并分析用戶的觀看偏好。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個程序，計算給定有向圖中每個頂點的強連通分量大小，