蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在一個有n個頂點的無向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)2、設(shè)計一個基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理過程中的液位、流量、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測和控制。3、假設(shè)要在一個有序的整數(shù)數(shù)組中查找第一個大于給定值的元素。以下哪種搜索算法能夠最有效地完成這個任務(wù)？（）A.順序搜索B.二分查找C.深度優(yōu)先搜索D.廣度優(yōu)先搜索4、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點數(shù)都達到最大值B.葉子節(jié)點都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點總數(shù)一定是奇數(shù)5、設(shè)計一個智能溫度傳感器，能夠通過數(shù)字接口輸出溫度數(shù)據(jù)，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設(shè)計。6、設(shè)計一個基于傳感器的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，當(dāng)達到報警閾值時發(fā)出聲光報警信號。7、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計一個視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。8、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對于紅黑樹的性質(zhì)和優(yōu)勢，以下描述哪一項是不正確的？（）A.紅黑樹的節(jié)點要么是紅色，要么是黑色，并且通過一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作的時間復(fù)雜度均為O(logn)，相對較為穩(wěn)定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因為其平衡調(diào)整不如AVL樹嚴(yán)格D.紅黑樹在實際應(yīng)用中比AVL樹更常見，因為其插入和刪除操作引起的調(diào)整相對較少9、設(shè)計一個基于模擬比較器和定時器的脈沖寬度測量系統(tǒng)，能夠測量脈沖的寬度。10、快速排序是一種高效的排序算法。對于快速排序的性能和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)的兩部分，然后對這兩部分分別進行排序B.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)，最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能會改變相同元素的相對順序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)11、設(shè)計一個高通有源濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶增益為1倍，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。12、設(shè)計一個基于編碼器的電機位置控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機的轉(zhuǎn)動角度和位置。13、設(shè)計一個基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)電量低于設(shè)定值時進行報警提示。14、哈希表是一種通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在處理哈希沖突時，常見的方法有開放地址法和鏈地址法。使用鏈地址法處理哈希沖突時，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.查找效率較低B.空間利用率低C.適用于哈希函數(shù)沖突較少的情況D.可以有效地處理大量的沖突15、想象一個需要存儲和操作幾何圖形（如點、線、面）的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.空間索引（如R-tree），能夠高效地處理空間數(shù)據(jù)B.鏈表，對于復(fù)雜的幾何關(guān)系處理不便C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的幾何對象，不靈活D.棧，不適合存儲和操作幾何圖形二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明在哈夫曼編碼中，如何根據(jù)字符出現(xiàn)的頻率構(gòu)建最優(yōu)編碼，以及如何解碼壓縮后的文件。2、（本題5分）闡述如何在一個具有n個頂點和e條邊的帶權(quán)無向圖中，使用Johnson算法求解所有頂點對之間的最短路徑問題，分析其原理和時間復(fù)雜度。3、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何利用有限自動機的原理提高匹配速度。4、（本題5分）論述如何利用圖的深度優(yōu)先搜索算法生成圖的生成樹。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個在線投票系統(tǒng)中，需要記錄每個投票選項的票數(shù)，并實時顯示投票結(jié)果。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地處理投票操作，防止重復(fù)投票，并快速地統(tǒng)計和展示投票結(jié)果。2、（本題5分）一個在線旅游預(yù)訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預(yù)訂信息等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預(yù)訂和評價管理，游客預(yù)訂信息的存儲和處理，并能夠根據(jù)游客的需求推薦合適的旅游線路和酒店。3、（本題5分）一個在線圖書館的書籍借閱系統(tǒng)需要對書籍的借閱情況和讀者信息進行管理。書籍信息包括書籍編號、書名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書籍；（2）讀者歸還書籍；（3）查詢某本書是否可借；（4）統(tǒng)計某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）一個倉庫的貨物分類管理系統(tǒng)需要對不同類型的貨物進行分類存儲和管理，包括貨物編號、貨物名稱、貨物類別、貨物數(shù)量、存放位置等信息。系統(tǒng)要支持快速查找特定類別貨物、按照貨物數(shù)量對貨物進行排序、新增貨物類別、修改貨物信息、刪除貨物。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能分析。5、（本題5分）在一個在線課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生需要完成一系列的課程任務(wù)，每個任務(wù)有不同的要求和截止日期。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄學(xué)生的任務(wù)完成情況，包括已完成任務(wù)、未完成任務(wù)、任務(wù)提交時間、得分等，能夠?qū)崟r跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進度并及時提醒學(xué)生即將到期的任務(wù)。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個算法，在一個帶權(quán)無向圖中找出所有權(quán)值小于給定值的邊。2、（本題10分）設(shè)計一個程序，