武漢工貿(mào)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024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、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的模擬信號(hào)采集系統(tǒng)，提高采集精度，給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和校準(zhǔn)算法。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光控制、溫度監(jiān)測(cè)和窗簾控制，描述系統(tǒng)組成和通信協(xié)議。3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，常常需要進(jìn)行空間復(fù)雜度的分析。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復(fù)雜度是指算法在運(yùn)行過(guò)程中所占用的存儲(chǔ)空間的量度，包括輸入數(shù)據(jù)占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復(fù)雜度通常為O(1)，因?yàn)樗恍枰~外的存儲(chǔ)空間來(lái)存儲(chǔ)排序過(guò)程中的數(shù)據(jù)C.鏈表的空間復(fù)雜度主要取決于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，而不考慮指針?biāo)加玫目臻gD.空間復(fù)雜度的分析只考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身所占用的空間，不考慮操作系統(tǒng)和編譯器等因素的影響4、在排序算法的改進(jìn)和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點(diǎn)。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢(shì)，提高整體性能C.設(shè)計(jì)混合排序算法時(shí)，需要考慮不同算法之間的切換時(shí)機(jī)和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線耳機(jī)音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻傳輸和穩(wěn)定的連接。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用計(jì)數(shù)法和測(cè)周期法相結(jié)合，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊和手機(jī)應(yīng)用的智能家居遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。8、在排序算法中，冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的交換排序算法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪比較都能確定一個(gè)最大或最小的元素位置B.最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)D.是一種穩(wěn)定的排序算法9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的音量控制系統(tǒng)，能夠通過(guò)按鍵或旋轉(zhuǎn)編碼器調(diào)節(jié)音量大小。10、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。11、選擇排序是另一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是：（）A.選擇排序每次從待排序序列中選擇最?。ɑ蜃畲螅┑脑兀诺揭雅判蛐蛄械哪┪睟.選擇排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序的空間復(fù)雜度較低12、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻振蕩器電路，工作頻率在50MHz以上，輸出穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，給出電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試要點(diǎn)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鑒相器，能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)高頻信號(hào)的相位差，精度達(dá)到0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。14、設(shè)計(jì)一個(gè)模擬電子琴的電路，能夠通過(guò)按鍵產(chǎn)生不同頻率的聲音，模擬鋼琴的基本音階。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無(wú)線鼠標(biāo)，能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的基本操作功能。16、設(shè)計(jì)一個(gè)用于無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定、航線規(guī)劃和自主導(dǎo)航，給出傳感器選型和控制算法。17、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)行增益調(diào)節(jié)，給出電路設(shè)計(jì)和調(diào)試結(jié)果。18、考慮一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的路由表存儲(chǔ)，其中包含目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址和對(duì)應(yīng)的下一跳信息。為了能夠快速查找路由表以確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.二叉樹，按地址大小排序存儲(chǔ)B.哈希表，通過(guò)地址計(jì)算索引C.鏈表，順序存儲(chǔ)路由信息D.Trie樹（字典樹），高效匹配網(wǎng)絡(luò)地址19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于壓力傳感器和單片機(jī)的液位測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的液位高度。20、設(shè)計(jì)一個(gè)4G通信模塊的接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)與微處理器的通信，詳細(xì)說(shuō)明硬件連接和通信協(xié)議。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和頻率合成器的通信信號(hào)源，產(chǎn)生穩(wěn)定的、頻率可調(diào)的通信信號(hào)。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi技術(shù)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、傳輸和實(shí)時(shí)觀看，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)。23、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B.鏈表C.平衡二叉樹D.有序數(shù)組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)音頻均衡器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整與存儲(chǔ)電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)自動(dòng)調(diào)整均衡器參數(shù)，并將參數(shù)存儲(chǔ)起來(lái)供下次使用。26、想象一個(gè)地圖應(yīng)用，需要存儲(chǔ)不同地點(diǎn)之間的距離信息，并能夠快速找到兩個(gè)地點(diǎn)之間的最短路徑。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.鄰接矩陣結(jié)合深度優(yōu)先搜索算法，能表示完整的圖結(jié)構(gòu)，但對(duì)于大規(guī)模圖效率較低B.鄰接表結(jié)合廣度優(yōu)先搜索算法，節(jié)省空間，適合查找最短路徑C.十字鏈表結(jié)合迪杰斯特拉算法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大D.哈希圖結(jié)合A*算法，適用于復(fù)雜的啟發(fā)式搜索，但對(duì)簡(jiǎn)單地圖可能過(guò)于復(fù)雜27、考慮一個(gè)圖的最短路徑問(wèn)題，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一種常見的求解方法。假設(shè)圖中存在負(fù)權(quán)邊，以下關(guān)于Dijkstra算法的適用性，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.仍然適用，可以求出最短路徑B.可能會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果C.無(wú)法運(yùn)行D.會(huì)自動(dòng)將負(fù)權(quán)邊轉(zhuǎn)換為正權(quán)邊28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM8S的智能家電控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能場(chǎng)景切換，給出硬件電路和通信協(xié)議。29、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30、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，使用Dijkstra算法求單源最短路徑，其時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購(gòu)買記錄和相似用戶的行為來(lái)為用戶推薦商品。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)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準(zhǔn)確的商品推薦列表，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)更新和個(gè)性化需求。2、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對(duì)包裹的運(yùn)輸路徑和狀態(tài)進(jìn)行管理。包裹信息包括包裹編號(hào)、起始地、目的地、當(dāng)前位置、狀態(tài)等。這些信息以雙端隊(duì)列的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)包裹的當(dāng)前位置和狀態(tài)；（2）包裹到達(dá)一個(gè)新的地點(diǎn)時(shí)更新其信息；（3）按照目的地對(duì)包裹進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)處于運(yùn)輸中、已送達(dá)和異常狀態(tài)的包裹數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。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）某公司的會(huì)議安排管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)會(huì)議的信息，如會(huì)議編號(hào)、會(huì)議主題、會(huì)議時(shí)間、參會(huì)人員、會(huì)議室編號(hào)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定會(huì)議、按照會(huì)議時(shí)間對(duì)會(huì)議進(jìn)行排序、新增會(huì)議安排、修改會(huì)議信息、取消會(huì)議。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）一個(gè)在線旅游預(yù)訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點(diǎn)、酒店、游客預(yù)訂信息等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)旅游線路和景點(diǎn)的添加、刪除、查找和修改，酒店的預(yù)訂和評(píng)價(jià)管理，游客預(yù)訂信息的存儲(chǔ)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。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）數(shù)組的排序算法中，快速排序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是怎樣的？時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分別是多少？2、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的有序鏈表中，如何進(jìn)行插入操作以保持鏈表的有序性，同時(shí)處理重復(fù)插入的情況。3、（本題5分）深入分析在一個(gè)具有n個(gè)元素的