北京石油化工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023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頁北京石油化工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2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、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號，用于系統(tǒng)性能測試。2、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一款用于電動汽車的電池管理芯片，具備電池狀態(tài)監(jiān)測、充電控制和均衡功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。4、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)布線方案，確保高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。5、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6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字時(shí)鐘電路，要求能夠顯示小時(shí)、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時(shí)間和鬧鐘功能。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至180度的連續(xù)相移，相移精度為0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制方法。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。9、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路工藝中蝕刻工藝的參數(shù)監(jiān)測和控制系統(tǒng)，保證蝕刻質(zhì)量。10、設(shè)計(jì)一個(gè)程控濾波器，帶寬和中心頻率可程控調(diào)節(jié)，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。11、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的多星座融合定位算法，評估定位精度的提升效果。12、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)自動控制路燈的開關(guān)和亮度，描述電路原理和控制策略。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動控制灌溉水量和時(shí)間。14、插入排序也是一種基本的排序算法。對于插入排序的特點(diǎn)和性能，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判蛐蛄械暮线m位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序在數(shù)據(jù)基本有序時(shí)性能較好D.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法15、在一個(gè)編譯器的符號表管理中，需要快速插入、查找和更新變量、函數(shù)等符號的信息。為了實(shí)現(xiàn)高效的符號表操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常會被選用？（）A.哈希表B.二叉搜索樹C.平衡二叉樹D.鏈表二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）論述AVL樹在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，如何保持二叉搜索樹的性質(zhì)和中序遍歷的順序不變。2、（本題5分）論述哈夫曼樹的構(gòu)建過程及其在數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用原理，說明為什么哈夫曼編碼能夠?qū)崿F(xiàn)高效壓縮。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何使用堆排序算法對一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)行排序，分析其穩(wěn)定性和時(shí)間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某物流企業(yè)的貨物跟蹤系統(tǒng)需要記錄貨物的發(fā)貨地、收貨地、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時(shí)更新貨物運(yùn)輸狀態(tài)，支持按發(fā)貨地、收貨地等條件進(jìn)行查詢，能夠及時(shí)處理運(yùn)輸過程中的異常情況。2、（本題5分）某電商平臺需要對商品進(jìn)行分類管理，并支持快速查詢和更新商品信息。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲商品分類信息，包括分類名稱、編號、父分類等，并實(shí)現(xiàn)添加、刪除、查找和修改分類的操作。同時(shí)，考慮如何優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提高操作的效率。3、（本題5分）某電商平臺的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要存儲優(yōu)惠券信息，如優(yōu)惠券編號、優(yōu)惠金額、使用條件、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定優(yōu)惠券、按照優(yōu)惠金額對優(yōu)惠券進(jìn)行排序、發(fā)放優(yōu)惠券、使用優(yōu)惠券以及刪除過期優(yōu)惠券。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述實(shí)現(xiàn)這些功能的算法和代碼，以及性能考量。4、（本題5分）某網(wǎng)約車平臺需要根據(jù)乘客的出發(fā)地和目的地，快速匹配附近的司機(jī)。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)高效的訂單匹配和行程規(guī)劃。5、（本題5分）在一個(gè)在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對性的輔導(dǎo)和建議。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)快速排序的隨機(jī)化版本