云南農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁云南農(nóng)業(yè)大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、設(shè)計一個數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成器，能夠輸出頻率在1MHz至1GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的正弦波，給出系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。2、在排序算法中，選擇排序是一種簡單的排序方法，以下關(guān)于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當(dāng)前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時間復(fù)雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法，不會改變相同元素的相對順序D.選擇排序的空間復(fù)雜度較高，需要額外的大量輔助空間3、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度。4、設(shè)計一個基于STM32的無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，采用FOC控制算法，實現(xiàn)精確調(diào)速和位置控制，給出系統(tǒng)組成和軟件流程。5、運(yùn)用電子信息工程知識，設(shè)計一個智能電網(wǎng)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測、故障診斷和遠(yuǎn)程控制。6、設(shè)計一個帶阻濾波器電路，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，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。7、設(shè)計一個基于單片機(jī)的智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)，根據(jù)交通流量和環(huán)境光照自動調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(xiàn)節(jié)能。8、設(shè)計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)低功耗遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。9、設(shè)計一個基于ZigBee的智能路燈節(jié)能系統(tǒng)，能夠根據(jù)道路上的行人和車輛情況自動調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(xiàn)節(jié)能效果。10、字符串在計算機(jī)程序中經(jīng)常被處理。假設(shè)我們正在對兩個字符串進(jìn)行操作。以下關(guān)于字符串的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.字符串的存儲方式可以是字符數(shù)組或字符指針B.字符串的比較可以通過逐個字符比較來實現(xiàn)C.字符串的常見操作包括查找、替換、拼接等，它們的時間復(fù)雜度通常與字符串的長度成正比D.所有的字符串操作算法的時間復(fù)雜度都是最優(yōu)的，無法進(jìn)一步優(yōu)化11、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個交通流量統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實時統(tǒng)計和分析。12、設(shè)計一個高速串行通信系統(tǒng)，采用PCIe接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說明硬件實現(xiàn)和協(xié)議棧。13、使用單片機(jī)設(shè)計一個智能空氣質(zhì)量監(jiān)測儀，能夠檢測多種污染物濃度并顯示，當(dāng)空氣質(zhì)量超標(biāo)時進(jìn)行報警。14、設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的電源管理系統(tǒng)，要求輸出穩(wěn)定、低噪聲，能夠適應(yīng)不同的負(fù)載變化，給出電路拓?fù)浜头答伩刂品桨浮?5、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含頂點和邊。假設(shè)存在一個無向圖，頂點分別為A、B、C、D、E，邊的集合為{(A,B),(A,C),(B,D),(C,D),(D,E)}。使用深度優(yōu)先搜索算法從頂點A開始遍歷，以下哪個遍歷順序是可能的？（）A.A-B-C-D-EB.A-C-B-D-EC.A-B-D-C-ED.A-E-D-C-B16、設(shè)計一個高頻變壓器，工作頻率在100kHz，輸入電壓為24V，輸出電壓為12V/5A，給出變壓器參數(shù)計算和繞制方法。17、設(shè)計一個基于PLC的食品加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品的加工、包裝、質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)的自動化控制。18、在一個具有n個節(jié)點的二叉樹中，若每個節(jié)點的度均不超過2，則該二叉樹中葉子節(jié)點的數(shù)量至少為：（）A.n/2B.(n+1)/2C.n-1D.n19、若對一棵二叉排序樹進(jìn)行中序遍歷，得到的序列是一個有序序列，這是因為二叉排序樹的定義具有以下哪個特性？（）A.左子樹節(jié)點值小于根節(jié)點值，右子樹節(jié)點值大于根節(jié)點值B.根節(jié)點值大于左子樹所有節(jié)點值，小于右子樹所有節(jié)點值C.每個節(jié)點的左子樹和右子樹的高度差不超過1D.所有節(jié)點的值互不相同20、設(shè)計一個基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)與手機(jī)的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測功能。21、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和讀取，給出存儲結(jié)構(gòu)和控制邏輯。22、設(shè)計一個基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時間常數(shù)可調(diào)，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。23、設(shè)計一個基于藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多個設(shè)備的協(xié)同控制，描述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制策略。24、設(shè)計一個數(shù)字溫度計液位計電路，能夠同時測量環(huán)境溫度和液體液位高度，溫度精度為±0.1℃，液位測量范圍為0cm到100cm，精度為±1cm。25、斐波那契堆是一種可合并堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于斐波那契堆的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.支持插入、刪除最小元素和合并等操作B.在一系列操作中，某些操作的時間復(fù)雜度可以低于傳統(tǒng)堆的時間復(fù)雜度C.斐波那契堆的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，實現(xiàn)難度較大D.斐波那契堆在實際應(yīng)用中不如二叉堆和二項堆廣泛二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在具有n個元素的數(shù)組中，如何實現(xiàn)計數(shù)排序，以及其適用的場景和限制條件。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個具有n個頂點的圖中，使用Prim算法構(gòu)造最小生成樹，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法中，如何使用非遞歸方式實現(xiàn)前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在快速排序算法中，如何選擇基準(zhǔn)元素，以及如何進(jìn)行分區(qū)操作和排序過程。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用基數(shù)排序算法對一個手機(jī)號碼數(shù)組進(jìn)行排序。2、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個鏈表中找出第k個節(jié)點到尾節(jié)點的部分，并將其反轉(zhuǎn)。3、（本題5分）給定一個整數(shù)數(shù)組，設(shè)計算法找出其中所有長度為k且乘積最小的連續(xù)子數(shù)組。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，用鄰接表表示一個帶權(quán)有向圖，實現(xiàn)SPFA算法求單源最短路徑。5、（本題5分）給定一個整數(shù)數(shù)組，設(shè)計算法找出其中最長的遞增子序列。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的購買歷史、瀏覽記錄和收藏夾等信息為用戶推薦商品。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶行為信息，實現(xiàn)商品的推薦算法，并能夠?qū)崟r更新推薦結(jié)果以適應(yīng)用戶興趣的變化。2、（本題10分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時間等。這些消息以環(huán)形隊列的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)送時間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢