吉林化工學(xué)院《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

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁(yè)，共3頁(yè)吉林化工學(xué)院

《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)一二三四總分得分批閱人一、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、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。2、設(shè)計(jì)一個(gè)電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準(zhǔn)功能。3、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。4、當(dāng)處理一個(gè)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)和收縮的數(shù)據(jù)集合時(shí)，例如一個(gè)不斷有元素插入和刪除的集合，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在空間利用和操作效率上可能表現(xiàn)更優(yōu)（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹(shù)5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存盤點(diǎn)等功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠?qū)囟扔?jì)液位計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程思路。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的制藥廠反應(yīng)釜控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度、壓力、攪拌速度等參數(shù)的精確控制。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。11、設(shè)計(jì)一個(gè)±5V轉(zhuǎn)±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。12、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器自動(dòng)切換電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)的類型自動(dòng)切換不同的濾波器，提高音頻處理效果。13、在選擇排序算法中，每次都從未排序部分選擇最小的元素放到已排序部分的末尾。假設(shè)一個(gè)數(shù)組的元素?cái)?shù)量較大，以下關(guān)于選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，哪個(gè)是正確的（）A.時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)B.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(n)C.時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，空間復(fù)雜度為O(1)D.時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)14、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲(chǔ)經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。為了有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊(duì)列結(jié)合樹(shù)D.堆結(jié)合鏈表15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器組合的信號(hào)濾波系統(tǒng)，有效濾除多種類型的噪聲。16、在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲(chǔ)和替換緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)頁(yè)，以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)性能。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于緩沖區(qū)的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進(jìn)先出）算法和隊(duì)列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機(jī)）算法和數(shù)組17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙4.2技術(shù)的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質(zhì)量。18、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序通過(guò)選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對(duì)這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對(duì)順序不變19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的生產(chǎn)線產(chǎn)品計(jì)數(shù)與分揀系統(tǒng)，能夠自動(dòng)計(jì)數(shù)和分揀不同規(guī)格的產(chǎn)品。20、考慮到一個(gè)視頻編碼系統(tǒng)，需要對(duì)連續(xù)的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，同時(shí)能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于優(yōu)化這個(gè)過(guò)程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧21、在一個(gè)需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁插入和刪除操作，并且要求數(shù)據(jù)有序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不太適合？（）A.紅黑樹(shù)B.鏈表C.平衡二叉樹(shù)D.有序數(shù)組22、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器，能夠控制多個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)，給出遙控器的工作頻率和控制距離。23、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(chǎng)景中經(jīng)常使用棧?？紤]一個(gè)表達(dá)式：(3+5)*2-7，使用棧來(lái)計(jì)算這個(gè)表達(dá)式的值。在計(jì)算過(guò)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24、在鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)指針相互連接。假設(shè)需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環(huán)鏈表D.靜態(tài)鏈表25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32微控制器的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。26、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于農(nóng)業(yè)溫室的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度等。27、二叉樹(shù)的遍歷可以通過(guò)遞歸和非遞歸方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于中序遍歷，以下哪種非遞歸實(shí)現(xiàn)方式是常見(jiàn)的？（）A.使用棧來(lái)輔助B.使用隊(duì)列來(lái)輔助C.直接遍歷D.無(wú)法非遞歸實(shí)現(xiàn)28、設(shè)計(jì)一個(gè)鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩(wěn)定信號(hào)，分析其相位噪聲和鎖定時(shí)間。29、平衡二叉樹(shù)是為了改進(jìn)二叉搜索樹(shù)可能存在的不平衡問(wèn)題而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹(shù)的說(shuō)法，正確的是：（）A.平衡二叉樹(shù)在插入和刪除操作后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)等操作始終保持樹(shù)的高度平衡B.平衡二叉樹(shù)的查找效率一定高于普通二叉搜索樹(shù)C.平衡二叉樹(shù)的構(gòu)建和維護(hù)比較簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的算法D.所有的平衡二叉樹(shù)都是完全二叉樹(shù)30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場(chǎng)內(nèi)的車位占用情況，并引導(dǎo)車輛快速找到空閑車位。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要對(duì)考生的答題情況和成績(jī)進(jìn)行管理。考生信息包括考生編號(hào)、姓名、答題記錄、成績(jī)等。這些信息以伸展樹(shù)的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績(jī)；（2）根據(jù)成績(jī)查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績(jī)；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個(gè)在線健身平臺(tái)需要管理用戶的健身計(jì)劃、運(yùn)動(dòng)記錄、飲食記錄和身體指標(biāo)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持健身計(jì)劃的制定和修改，運(yùn)動(dòng)和飲食記錄的錄入，身體指標(biāo)的測(cè)量和分析，并能夠根據(jù)用戶數(shù)據(jù)提供個(gè)性化的健身建議和目標(biāo)設(shè)定。3、（本題5分）某電商平臺(tái)的促銷活動(dòng)規(guī)則管理系統(tǒng)需要定義不同的促銷活動(dòng)類型、適用商品、優(yōu)惠條件、活動(dòng)時(shí)間等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理促銷活動(dòng)規(guī)則，支持活動(dòng)的創(chuàng)建、修改、刪除和查詢，能夠準(zhǔn)確計(jì)算商品在活動(dòng)中的優(yōu)惠價(jià)格。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項(xiàng)和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，選項(xiàng)包括選項(xiàng)ID、主題ID、選項(xiàng)內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項(xiàng)ID。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復(fù)投票，并在投票結(jié)束后生成投票報(bào)告。5、（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(lái)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。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無(wú)向圖中，采用鄰接表存儲(chǔ)和鄰接矩陣存儲(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)，并比較它們的空間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度中的應(yīng)用，如任務(wù)隊(duì)列、優(yōu)先級(jí)隊(duì)列等，并解釋其作用。3、（本題5分）在一個(gè)鏈表中，如何刪除所有值為指定值的結(jié)點(diǎn)？4、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的有向