安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在一個(gè)大型電商平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中，需要高效地存儲(chǔ)和檢索商品信息，包括商品名稱、價(jià)格、庫存數(shù)量等。同時(shí)，要能夠快速地根據(jù)價(jià)格范圍、庫存狀態(tài)等條件進(jìn)行查詢和排序。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動(dòng)態(tài)地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進(jìn)先出的原則存儲(chǔ)商品數(shù)據(jù)C.隊(duì)列，先進(jìn)入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹，能夠快速地進(jìn)行查找、插入和刪除操作，并支持排序2、歸并排序同樣是一種分治算法，它將數(shù)組不斷地分成兩半，然后將兩半合并成一個(gè)有序的數(shù)組。歸并排序的空間復(fù)雜度主要取決于：（）A.數(shù)組的初始大小B.遞歸的深度C.合并操作的次數(shù)D.數(shù)據(jù)的分布情況3、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻前置放大器的噪聲抑制電路，降低背景噪聲。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)商品選擇、支付和出貨功能。5、對(duì)于一個(gè)需要快速判斷兩個(gè)字符串是否相似（例如編輯距離較小）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)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6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和讀取，給出存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和控制邏輯。7、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻繁出現(xiàn)的字符或字符串的編碼表。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合存儲(chǔ)這種編碼信息，以便快速查找和使用？（）A.哈希表B.二叉樹C.堆D.圖8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)技術(shù)的頻率合成器，輸出頻率范圍為100kHz-1GHz，頻率分辨率為1kHz。9、棧是一種特殊的線性表，遵循后進(jìn)先出的原則。在程序設(shè)計(jì)中，棧有著廣泛的應(yīng)用。例如，在表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等場景中經(jīng)常使用棧?？紤]一個(gè)表達(dá)式：(3+5)*2-7，使用棧來計(jì)算這個(gè)表達(dá)式的值。在計(jì)算過程中，當(dāng)遇到運(yùn)算符''時(shí)，以下正確的操作是：（）A.直接將''輸出B.從棧中彈出兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算C.將''壓入棧中D.忽略''，繼續(xù)處理后面的字符10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，假設(shè)我們需要存儲(chǔ)和操作一個(gè)公司員工的信息，包括員工編號(hào)、姓名、年齡、職位等。要求能夠快速地按照員工編號(hào)查找和修改員工信息。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像復(fù)原系統(tǒng)，針對(duì)特定退化模型進(jìn)行復(fù)原，評(píng)估復(fù)原效果。12、在一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行去重操作的場景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.集合，自動(dòng)去除重復(fù)元素B.數(shù)組，需要額外的算法進(jìn)行去重C.鏈表，去重操作復(fù)雜且效率低D.棧，不適合進(jìn)行去重操作13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的電力線通信系統(tǒng)，能夠在電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，包括調(diào)制解調(diào)電路和通信協(xié)議。14、在樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷可以得到不同的節(jié)點(diǎn)訪問順序。以下關(guān)于這三種遍歷方式的應(yīng)用場景，描述錯(cuò)誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹的副本B.中序遍歷常用于對(duì)二叉搜索樹進(jìn)行排序操作C.后序遍歷常用于計(jì)算二叉樹中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應(yīng)用場景是固定的，不能相互替代15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)電路，能夠測(cè)量頻率范圍為1Hz-100MHz的正弦波、方波和脈沖波信號(hào)，測(cè)量精度不低于0.1%。16、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊抗干擾電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，保證通信的穩(wěn)定性。17、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制功能的放大器，能夠根據(jù)輸入信號(hào)的幅度自動(dòng)調(diào)整增益，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試報(bào)告。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像分類系統(tǒng)，分析模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實(shí)現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。20、設(shè)計(jì)一個(gè)用于雷達(dá)系統(tǒng)的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數(shù)小于5dB，闡述電路結(jié)構(gòu)和器件選擇。21、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.棧的操作遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則，即最后入棧的元素最先出棧B.可以用數(shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)棧，常見的操作有入棧、出棧和獲取棧頂元素C.棧在函數(shù)調(diào)用、表達(dá)式求值、括號(hào)匹配等場景中有廣泛應(yīng)用D.棧的大小是無限的，可以隨意入棧元素，不需要考慮棧滿的情況22、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻率表來統(tǒng)計(jì)字符出現(xiàn)的頻率。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合存儲(chǔ)字符及其頻率信息？（）A.二叉樹，根據(jù)頻率構(gòu)建B.哈希表，快速查找字符頻率C.棧，按順序存儲(chǔ)頻率D.隊(duì)列，先進(jìn)先出處理字符23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時(shí)間、計(jì)步、監(jiān)測(cè)心率和接收手機(jī)通知，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。24、設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀的生理信號(hào)處理電路，如心電、血壓等，給出電路設(shè)計(jì)和干擾抑制措施。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和分頻器的時(shí)鐘信號(hào)生成系統(tǒng)，產(chǎn)生各種頻率的時(shí)鐘信號(hào)。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻功率放大器芯片的音響系統(tǒng)，輸出功率不小于50W，具備高低音調(diào)節(jié)功能。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的語音信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音降噪、回聲消除等功能。28、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過液晶顯示屏顯示溫度值，說明硬件連接和軟件編程。29、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行放大，輸出功率不小于10W，失真度小于1%，并具備音量調(diào)節(jié)功能。30、在一個(gè)用鄰接表表示的無向圖中，要判斷兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否存在邊，時(shí)間復(fù)雜度為（）A.O(1)B.O(n)C.O(log?n)D.取決于頂點(diǎn)的度數(shù)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)視頻網(wǎng)站需要對(duì)用戶的觀看歷史和偏好進(jìn)行分析，以提供個(gè)性化的推薦。用戶的觀看歷史以字典樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）根據(jù)用戶的觀看歷史推薦相關(guān)視頻；（2）統(tǒng)計(jì)用戶觀看某類視頻的次數(shù)；（3）更新用戶的觀看歷史；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化字典樹的存儲(chǔ)和查詢效率。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）在一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)中，需要存儲(chǔ)員工的信息，包括員工編號(hào)、姓名、部門、職位、工資、績效評(píng)估等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理員工數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定員工、按部門或職位分類、更新員工信息，并計(jì)算部門的平均工資。3、（本題5分）某音樂平臺(tái)需要對(duì)用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等。考慮使用左偏樹來存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對(duì)用戶的歌曲進(jìn)行排序。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個(gè)在線游戲需要管理玩家的游戲數(shù)據(jù)，如用戶名、游戲得分、游戲等級(jí)、游戲時(shí)間等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)玩家游戲數(shù)據(jù)，支持快速查找、排序和更新玩家信息，并能夠統(tǒng)計(jì)不同等級(jí)玩家的數(shù)量和平均游戲得分。5、（本題5分）在一個(gè)大型企業(yè)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)中，需要管理項(xiàng)目信息、任務(wù)分配、員工工作進(jìn)度和項(xiàng)目資源等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持項(xiàng)目的創(chuàng)建、修改和刪除，任務(wù)的分配和跟蹤，員工工作進(jìn)度的更新和項(xiàng)目資源的調(diào)配，并能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)和問題。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述在廣度優(yōu)先搜索中，如何使用隊(duì)列來控制搜索順序，以及如何記錄節(jié)點(diǎn)的訪問狀態(tài)。2、（本題5分）論述在圖的遍歷中，如何使用標(biāo)記數(shù)組避免重復(fù)訪問節(jié)點(diǎn)，以及其實(shí)現(xiàn)的原理。3、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用伸展樹進(jìn)行動(dòng)態(tài)的插入、刪除和查找操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能特點(diǎn)。4、（本題5分）詳細(xì)說明