安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)安徽大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。2、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，二叉樹是樹的一種特殊形式。在二叉樹中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別稱為左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)。滿二叉樹是一種特殊的二叉樹，其所有的葉節(jié)點(diǎn)都在同一層，并且每個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)深度為4的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為：（）A.15B.16C.31D.323、設(shè)計(jì)一個(gè)程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。4、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電器電路，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為手機(jī)、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。5、圖的鄰接矩陣存儲(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稠密圖，而鄰接表存儲(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稀疏圖。假設(shè)一個(gè)圖有100個(gè)頂點(diǎn)，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲(chǔ)方式更節(jié)省存儲(chǔ)空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲(chǔ)空間相同D.無法確定6、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小并且能夠快速查找最大元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和修改可能是最合適的？（）A.最大堆B.最小堆C.鏈表D.數(shù)組7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器擴(kuò)展電路，能夠?qū)㈩l率計(jì)的測(cè)量范圍擴(kuò)展到1GHz，精度為±1Hz。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的指數(shù)放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號(hào)的指數(shù)放大，放大倍數(shù)可調(diào)，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。10、在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.如果需要頻繁地在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作，雙端隊(duì)列可能是一個(gè)合適的選擇B.當(dāng)數(shù)據(jù)的查找操作遠(yuǎn)多于插入和刪除操作，且數(shù)據(jù)量較大時(shí)，二叉搜索樹可能比鏈表更合適C.對(duì)于需要快速合并操作的場(chǎng)景，如多個(gè)有序序列的合并，優(yōu)先隊(duì)列可能是一個(gè)好的選擇D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇只取決于操作的類型和頻率，不需要考慮數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和規(guī)模11、并查集是一種用于處理不相交集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用并查集解決問題。以下關(guān)于并查集的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.并查集通過路徑壓縮和按秩合并兩種優(yōu)化方法提高操作效率B.可以使用并查集判斷兩個(gè)元素是否屬于同一個(gè)集合C.并查集的查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在經(jīng)過優(yōu)化后可以達(dá)到O(1)D.并查集只能用于處理整數(shù)元素，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)12、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)擴(kuò)頻模塊的性能測(cè)試方案，包括擴(kuò)頻增益、抗干擾能力等指標(biāo)的測(cè)量。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的智能安防系統(tǒng)，能夠檢測(cè)門窗的開關(guān)狀態(tài)、人體紅外信號(hào)，并通過GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信。14、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)切換功能的電源系統(tǒng)，能夠在市電和備用電源之間自動(dòng)切換，保證設(shè)備的正常供電，包括電路設(shè)計(jì)和控制邏輯。15、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)LRU（最近最少使用）頁(yè)面置換算法？（）A.隊(duì)列B.棧C.哈希表D.雙向鏈表16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，以下關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的說法，不正確的是：（）A.時(shí)間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行時(shí)間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法所需存儲(chǔ)空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度17、在樹結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。假設(shè)我們正在研究一個(gè)滿二叉樹。以下關(guān)于二叉樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.滿二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)都在同一層，且非葉子節(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)B.二叉樹的遍歷方式包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，它們的時(shí)間復(fù)雜度相同C.二叉查找樹的左子樹中的節(jié)點(diǎn)值均小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹中的節(jié)點(diǎn)值均大于根節(jié)點(diǎn)值D.平衡二叉樹在插入和刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)不需要進(jìn)行調(diào)整，始終保持平衡狀態(tài)18、假設(shè)要對(duì)一組整數(shù)進(jìn)行排序，這些整數(shù)的范圍較小（例如0到100），并且數(shù)據(jù)量較大。以下哪種排序算法在這種情況下可能表現(xiàn)最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.計(jì)數(shù)排序19、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電壓基準(zhǔn)源，提供穩(wěn)定的參考電壓，具有低溫度系數(shù)和高電源抑制比。20、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數(shù)組而不是鏈表的是（）A.頻繁進(jìn)行插入和刪除操作B.事先不知道數(shù)據(jù)的規(guī)模大小C.需要快速隨機(jī)訪問元素D.內(nèi)存空間有限二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，刪除操作后如何恢復(fù)樹的平衡且不破壞中序遍歷的性質(zhì)。2、（本題5分）論述在哈希表中，當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，如何選擇合適的沖突解決方法以提高性能。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，使用Dijkstra算法求解單源最短路徑問題，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)有向圖中找出所有長(zhǎng)度大于k的簡(jiǎn)單回路。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)插入排序的并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)字符串中找出所有由相同字符組成的子串。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，通過字典樹實(shí)現(xiàn)對(duì)大量字符串的快速檢索和分類。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆排序算法對(duì)一組結(jié)構(gòu)體（包含員工的姓名和工資）按照工資進(jìn)行排序。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）一個(gè)超市的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷活動(dòng)的信息，如活動(dòng)編號(hào)、活動(dòng)名稱、活動(dòng)時(shí)間、優(yōu)惠方式、參與商品等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷活動(dòng)、按照活動(dòng)時(shí)間對(duì)活動(dòng)進(jìn)行排序、新增促銷活動(dòng)、修改活動(dòng)規(guī)則、結(jié)束活動(dòng)。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、（本題10分）一個(gè)電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購(gòu)買行為為用戶推薦