長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ⅲ》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)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)太陽(yáng)能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。2、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行任意比例的縮放，說(shuō)明算法原理和硬件實(shí)現(xiàn)。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统d報(bào)警等功能。5、對(duì)于一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖，如果采用鄰接矩陣存儲(chǔ)，其空間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)6、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線充電器，能夠?yàn)樘囟ㄔO(shè)備進(jìn)行高效的無(wú)線充電，分析充電效率和安全性。7、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。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。9、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)LRU（最近最少使用）頁(yè)面置換算法？（）A.隊(duì)列B.棧C.哈希表D.雙向鏈表10、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。11、考慮一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖（DAG），假設(shè)需要對(duì)其進(jìn)行拓?fù)渑判?。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.結(jié)果是唯一的B.結(jié)果可能不唯一C.不存在拓?fù)渑判駾.以上說(shuō)法都不對(duì)12、鏈表也是一種常見(jiàn)的線性表結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用一個(gè)單向鏈表。以下關(guān)于鏈表的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鏈表在插入和刪除元素時(shí)，只需修改相關(guān)節(jié)點(diǎn)的指針，操作較為靈活B.單向鏈表只能從表頭向表尾方向遍歷，無(wú)法反向遍歷C.鏈表的存儲(chǔ)空間不需要連續(xù)，可以充分利用零散的內(nèi)存空間D.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對(duì)較低13、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹(shù)形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹(shù)B.二叉搜索樹(shù)C.多叉樹(shù)D.紅黑樹(shù)14、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于橋梁健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的受力情況。15、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的保護(hù)電路，包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和短路保護(hù)，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，闡述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯ㄐ艆f(xié)議。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字溫度傳感器和無(wú)線傳輸模塊的冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨物運(yùn)輸過(guò)程中的溫度變化。18、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線遙控器語(yǔ)音控制電路，能夠通過(guò)語(yǔ)音指令控制電器設(shè)備的開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。19、想象一個(gè)需要對(duì)大量浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行排序的任務(wù)，并且要求排序的穩(wěn)定性（即相同值的元素相對(duì)順序保持不變）。以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，穩(wěn)定但效率低B.快速排序，不穩(wěn)定，效率較高C.歸并排序，穩(wěn)定且在大數(shù)據(jù)量時(shí)效率較好D.選擇排序，不穩(wěn)定且效率一般20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時(shí)間、計(jì)步、監(jiān)測(cè)心率和接收手機(jī)通知，描述硬件和軟件設(shè)計(jì)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的有向圖中，如何計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的入度和出度，并給出具體的實(shí)現(xiàn)方法。2、（本題5分）深入分析字符串匹配的BF算法和KMP算法的基本原理，比較它們的效率和適用場(chǎng)景。3、（本題5分）論述跳表在分布式環(huán)境下的應(yīng)用和面臨的挑戰(zhàn)。4、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，并分析原因。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明樹(shù)和圖的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說(shuō)明樹(shù)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用和圖在解決實(shí)際問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)。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)基于鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的棧結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)入棧、出棧和獲取棧頂元素的功能，并測(cè)試其在多組數(shù)據(jù)下的性能。2、（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。3、（本題5分）設(shè)計(jì)并查集中的啟發(fā)式合并策略，提高整體性能，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)快速排序的非遞歸并行版本，提高排序效率并展示過(guò)程和結(jié)果。5、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)城市路燈布局規(guī)劃系統(tǒng)，確保道路照明均勻和節(jié)能。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息，如員工編號(hào)、姓名、年齡、職位、工資等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的信息、按照工資高低對(duì)員工進(jìn)行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對(duì)員工信息的修改。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法設(shè)計(jì)和代碼實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)性能的分析。2、（本題10分）假設(shè)一個(gè)在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項(xiàng)和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，選項(xiàng)包括選項(xiàng)ID、主題ID、選項(xiàng)內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項(xiàng)ID。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)，能夠快速統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復(fù)投票，并在投票結(jié)束后生成