韶關(guān)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

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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)簡(jiǎn)單的數(shù)字電視信號(hào)接收器，能夠接收和解碼數(shù)字電視信號(hào)，給出硬件設(shè)計(jì)和解碼算法。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠測(cè)量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬信號(hào)的濾波電路，能夠有效地濾除特定頻率范圍內(nèi)的噪聲，如低通、高通、帶通或帶阻濾波器。4、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于農(nóng)業(yè)的土壤濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度并自動(dòng)控制灌溉設(shè)備。5、考慮一個(gè)在線考試系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)大量的試題，并能夠根據(jù)試題的類型、難度等屬性進(jìn)行快速的檢索和排序。同時(shí)，系統(tǒng)要支持試題的添加、修改和刪除操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳的選擇？（）A.堆，便于快速排序和獲取極值試題B.字典樹(shù)，適合對(duì)字符串類型的試題進(jìn)行高效存儲(chǔ)和檢索C.平衡二叉樹(shù)，保持平衡以提高查找效率D.環(huán)形鏈表，實(shí)現(xiàn)試題的循環(huán)展示和操作6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率、體溫等生理參數(shù)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電能消耗，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程通信等功能。8、考慮一個(gè)在線投票系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的投票數(shù)量，并能夠快速返回得票最多的選項(xiàng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這個(gè)功能？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)B.鏈表，記錄投票信息C.哈希表，將選項(xiàng)作為鍵，票數(shù)作為值D.最大堆，始終保持最大票數(shù)在堆頂9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于NFC技術(shù)的近場(chǎng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說(shuō)明系統(tǒng)組成和安全機(jī)制。10、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作在特定頻段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，考慮發(fā)射功率、接收靈敏度和抗干擾能力等因素。11、設(shè)計(jì)一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）驅(qū)動(dòng)電路，使其能夠穩(wěn)定發(fā)光，具有亮度調(diào)節(jié)功能，并分析其效率和可靠性。12、線段樹(shù)是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于線段樹(shù)的應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以用于快速計(jì)算數(shù)組某一區(qū)間的和、最大值、最小值等B.對(duì)于頻繁的區(qū)間更新操作，線段樹(shù)能夠高效地處理C.線段樹(shù)的構(gòu)建和查詢操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.線段樹(shù)只能用于處理數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)13、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通信模塊，實(shí)現(xiàn)低功耗、短距離的數(shù)據(jù)傳輸，考慮節(jié)點(diǎn)的能耗管理。14、在樹(shù)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(wèn)順序。以下關(guān)于這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景，描述錯(cuò)誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹(shù)的副本B.中序遍歷常用于對(duì)二叉搜索樹(shù)進(jìn)行排序操作C.后序遍歷常用于計(jì)算二叉樹(shù)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景是固定的，不能相互替代15、在二叉樹(shù)的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷是三種常見(jiàn)的方式。若已知一棵二叉樹(shù)的先序遍歷和中序遍歷序列，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.可以唯一確定這棵二叉樹(shù)B.能夠推導(dǎo)出后序遍歷序列C.不能確定該二叉樹(shù)的高度D.無(wú)法確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體位置16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于超聲波傳感器的距離測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量物體與傳感器之間的距離，并顯示測(cè)量結(jié)果。17、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。18、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)圖像銳化處理系統(tǒng)，增強(qiáng)圖像的邊緣和細(xì)節(jié)信息。19、平衡二叉樹(shù)是為了改進(jìn)二叉搜索樹(shù)的性能而產(chǎn)生的。以下關(guān)于平衡二叉樹(shù)的描述，不正確的是（）A.它通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作來(lái)保持樹(shù)的平衡，減少查找的時(shí)間復(fù)雜度B.平衡二叉樹(shù)的插入和刪除操作比二叉搜索樹(shù)更復(fù)雜C.任何情況下，平衡二叉樹(shù)的高度都不會(huì)超過(guò)log?n（n為節(jié)點(diǎn)數(shù)）D.平衡二叉樹(shù)在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)完全取代了二叉搜索樹(shù)20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度，為植物生長(zhǎng)提供最佳環(huán)境。21、紅黑樹(shù)是另一種平衡二叉搜索樹(shù)。對(duì)于紅黑樹(shù)的性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.紅黑樹(shù)的節(jié)點(diǎn)要么是紅色，要么是黑色，并且通過(guò)一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹(shù)的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，相對(duì)較為穩(wěn)定C.紅黑樹(shù)的查找性能不如AVL樹(shù)，因?yàn)槠淦胶庹{(diào)整不如AVL樹(shù)嚴(yán)格D.紅黑樹(shù)在實(shí)際應(yīng)用中比AVL樹(shù)更常見(jiàn)，因?yàn)槠洳迦牒蛣h除操作引起的調(diào)整相對(duì)較少22、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析與預(yù)警電路，能夠?qū)囟葌鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)溫度異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音降噪、回聲消除等功能。24、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。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上多個(gè)設(shè)備的順序控制、邏輯控制和故障報(bào)警功能。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用樹(shù)堆進(jìn)行高效的合并和查找操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能特點(diǎn)。2、（本題5分）詳細(xì)論述在利用哈希表存儲(chǔ)對(duì)象時(shí)，如何處理對(duì)象的相等性判斷和哈希值計(jì)算，以保證正確的存儲(chǔ)和查找。3、（本題5分）解釋什么是線索二叉樹(shù)，并說(shuō)明其作用和建立線索二叉樹(shù)的方法。4、（本題5分）解釋如何使用跳表實(shí)現(xiàn)有序集合的插入、刪除和查找操作，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)程序，使用Floyd算法求解給定有向圖中任意兩點(diǎn)之間的最短路徑，輸出最短路徑矩陣。2、（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（包含學(xué)生姓名和成績(jī)）進(jìn)行排序，按照成績(jī)降序排列。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)平衡二叉搜索樹(shù)（AVL樹(shù)），實(shí)現(xiàn)插入、刪除操作，并進(jìn)行平衡調(diào)整。4、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，計(jì)算一個(gè)圖的獨(dú)立集。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用循環(huán)隊(duì)列存儲(chǔ)圖書(shū)館的借閱記錄，實(shí)現(xiàn)借閱信息的查詢和管理。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺(tái)的優(yōu)惠券發(fā)放系統(tǒng)需要對(duì)優(yōu)惠券的類型、面額、使用條件和發(fā)放記錄進(jìn)行管理。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券編號(hào)、類型、面額、使用條件、發(fā)放記錄等?？紤]使用十字鏈表來(lái)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）查詢某種類型優(yōu)惠券的剩余數(shù)量；（2）為用戶發(fā)放優(yōu)惠券并記錄；（3）用戶使用優(yōu)惠券時(shí)進(jìn)行核銷；（4）統(tǒng)計(jì)不同面額優(yōu)惠券的發(fā)放比例。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的考場(chǎng)安排管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)考場(chǎng)的信息，如考場(chǎng)編號(hào)、考場(chǎng)位置、容納人數(shù)、考試科目、考試時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定考場(chǎng)、按照容納人數(shù)對(duì)考場(chǎng)進(jìn)行排序、新增考場(chǎng)安排、修改考試時(shí)間、刪除不再使用的考場(chǎng)。請(qǐng)