昆明理工大學(xué)津橋?qū)W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

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)昆明理工大學(xué)津橋?qū)W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、對(duì)于一個(gè)需要頻繁合并和拆分的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能比較合適？（）A.鏈表B.數(shù)組C.樹(shù)D.哈希表2、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波、方波、三角波等信號(hào)，提供電路設(shè)計(jì)和輸出信號(hào)測(cè)試結(jié)果。3、設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器電路，中心頻率為800Hz，帶寬為100Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。4、哈希表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過(guò)哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲(chǔ)位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字映射到了相同的存儲(chǔ)位置D.哈希表不需要處理哈希沖突5、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。6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能路燈控制器，能夠根據(jù)日照時(shí)間和環(huán)境亮度自動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示和分析，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像增強(qiáng)算法，并在不同類型的圖像上進(jìn)行應(yīng)用和效果評(píng)估。9、快速排序是一種高效的排序算法。對(duì)于快速排序的性能和特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.快速排序通過(guò)選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)的兩部分，然后對(duì)這兩部分分別進(jìn)行排序B.快速排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能會(huì)改變相同元素的相對(duì)順序D.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，最壞情況下為O(n)10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用熱敏電阻傳感器，能夠測(cè)量0℃至100℃的溫度范圍，精度為0.1℃，說(shuō)明硬件連接和信號(hào)處理。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和控制器的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)，能夠在噪聲環(huán)境下提高語(yǔ)音的清晰度和可懂度。13、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路封裝結(jié)構(gòu)，滿足散熱、電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度等要求，進(jìn)行封裝的可靠性分析。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時(shí)自動(dòng)開(kāi)門，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)門。15、設(shè)計(jì)一個(gè)5V轉(zhuǎn)3.3V的LDO線性穩(wěn)壓器，輸出電流不小于200mA，給出電路原理圖和性能分析。16、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的頻率和相位跟蹤，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算。17、基于通信協(xié)議設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)，說(shuō)明協(xié)議的選擇和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。18、考慮哈希沖突的解決方法，開(kāi)放定址法和鏈地址法是常見(jiàn)的策略。假設(shè)一個(gè)哈希表的負(fù)載較高，容易發(fā)生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現(xiàn)更好（）A.開(kāi)放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無(wú)法確定19、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點(diǎn)的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。20、考慮哈希表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通過(guò)哈希函數(shù)將鍵映射到存儲(chǔ)位置。假設(shè)需要快速查找和插入大量的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)的分布比較均勻。以下關(guān)于哈希表的負(fù)載因子，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.負(fù)載因子越大，哈希表的性能越好B.負(fù)載因子越小，哈希表的性能越好C.負(fù)載因子對(duì)哈希表的性能沒(méi)有影響D.負(fù)載因子應(yīng)根據(jù)具體情況選擇一個(gè)合適的值21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測(cè)心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，說(shuō)明硬件設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個(gè)電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能電表系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、電量統(tǒng)計(jì)和費(fèi)用計(jì)算等功能。24、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的無(wú)線定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物和搬運(yùn)設(shè)備的精確定位。25、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等基本動(dòng)作，并可通過(guò)遙控器進(jìn)行控制。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度和CO2濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)、加濕器和通風(fēng)設(shè)備。27、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立的增益調(diào)節(jié)。28、在一個(gè)最小堆中，刪除堆頂元素后，需要重新調(diào)整堆以保持其性質(zhì)。以下哪種操作是正確的？（）A.將最后一個(gè)元素移到堆頂，然后向下調(diào)整B.將第一個(gè)元素移到末尾，然后向上調(diào)整C.重新構(gòu)建整個(gè)堆D.不進(jìn)行任何操作29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器的組合濾波系統(tǒng)，有效濾除復(fù)雜噪聲。30、二叉樹(shù)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中具有重要地位。以下關(guān)于二叉樹(shù)應(yīng)用的敘述，不正確的是：（）A.二叉樹(shù)可以用于實(shí)現(xiàn)二叉搜索樹(shù)，提高查找效率B.二叉樹(shù)可以用于表達(dá)式的存儲(chǔ)和計(jì)算C.二叉樹(shù)可以用于實(shí)現(xiàn)哈夫曼編碼，進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮D.二叉樹(shù)只能用于存儲(chǔ)和處理數(shù)值型數(shù)據(jù)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一家在線醫(yī)療平臺(tái)需要管理患者的病歷信息、診斷結(jié)果和治療方案。病歷信息包括患者ID、基本信息、癥狀描述，診斷結(jié)果包括診斷ID、患者ID、診斷結(jié)論，治療方案包括方案ID、患者ID、治療步驟。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些醫(yī)療數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)患者信息的快速查詢、診斷結(jié)果的對(duì)比分析、治療方案的跟蹤，并保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。2、（本題5分）某在線購(gòu)物平臺(tái)的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要記錄優(yōu)惠券信息、發(fā)放記錄和使用記錄。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券ID、優(yōu)惠券類型、面額、使用條件，發(fā)放記錄包括發(fā)放ID、優(yōu)惠券ID、用戶ID、發(fā)放時(shí)間，使用記錄包括使用ID、優(yōu)惠券ID、訂單ID、使用時(shí)間。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理優(yōu)惠券數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)惠券的發(fā)放、使用、查詢，并統(tǒng)計(jì)優(yōu)惠券的使用情況和效果。3、（本題5分）一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要管理用戶之間的好友關(guān)系。好友關(guān)系以鄰接表的形式存儲(chǔ)在圖結(jié)構(gòu)中。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）判斷兩個(gè)用戶是否為好友；（2）找出某個(gè)用戶的所有好友；（3）計(jì)算某個(gè)用戶的好友度數(shù)；（4）找出共同好友最多的兩個(gè)用戶。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（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。5、（本題5分）一個(gè)視頻網(wǎng)站需要管理大量的視頻資源，包括視頻信息、播放量、評(píng)論等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化視頻的存儲(chǔ)和檢索，快速響應(yīng)用戶的播放請(qǐng)求。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）對(duì)于一個(gè)用鏈表實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列，如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)隊(duì)列的擴(kuò)容操作，給出算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明哈夫曼樹(shù)的構(gòu)建過(guò)程，以及如何利用哈夫曼編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，并計(jì)算壓縮比。4、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉樹(shù)中，如何判斷兩棵二叉樹(shù)是否完全相同，給出算法