長沙文創(chuàng)藝術職業(yè)學院《數據結構與算法綜合設計》2023-2024學年第二學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁長沙文創(chuàng)藝術職業(yè)學院

《數據結構與算法綜合設計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、設計一個基于FPGA的數字信號解調系統(tǒng)，能夠實現對ASK、FSK、PSK等調制信號的解調。2、設計一個基于Wi-Fi的智能家居網關，能夠實現不同智能家居設備之間的互聯(lián)互通和集中控制。3、設計一個無線通信模塊遠距離傳輸電路，能夠實現更遠距離的無線數據傳輸，傳輸距離達到1公里以上。4、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關于平衡二叉樹的敘述中，不正確的是（）A.平衡二叉樹通過旋轉操作保持樹的平衡B.平衡二叉樹的左右子樹高度差絕對值不超過1C.插入和刪除操作可能會導致平衡二叉樹失去平衡D.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹5、對于一個需要快速計算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數據結構和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數組和相關算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數組和循環(huán)6、設計一個基于光纖通信的高速數據中心互聯(lián)系統(tǒng)，能夠實現大量數據的快速傳輸和低延遲。7、歸并排序同樣是一種分治算法，它將數組不斷地分成兩半，然后將兩半合并成一個有序的數組。歸并排序的空間復雜度主要取決于：（）A.數組的初始大小B.遞歸的深度C.合并操作的次數D.數據的分布情況8、設計一個基于STM32的智能小車控制系統(tǒng)，能夠實現自動避障、循跡和藍牙遙控功能，描述硬件選型和軟件編程思路。9、設計一個基于FPGA的數字信號編碼系統(tǒng)，實現曼徹斯特編碼、NRZ編碼等常見編碼方式。10、在樹型數據結構中，二叉樹是一種重要的類型。關于二叉樹的性質，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點總數為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結果是節(jié)點值的升序排列（假設節(jié)點值為整數）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點數一定等于度為2的節(jié)點數加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結果一定不同11、設計一個直流電機調速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，實現電機的平滑調速，包括電路設計和控制算法。12、設計一個衛(wèi)星導航系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道參數計算和預測模塊，分析軌道精度。13、在數據結構中，排序算法是非常重要的一部分。冒泡排序是一種簡單的排序算法，它通過反復比較相鄰的元素并交換位置來將數組排序。對于一個包含n個元素的數組，冒泡排序的最壞時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)14、設計一個太陽能充電控制器，能夠對太陽能電池板的輸出進行控制和管理，實現對蓄電池的有效充電和保護。15、考慮一個物流配送系統(tǒng)，需要根據客戶的地址和訂單需求規(guī)劃最優(yōu)的配送路線。同時，要能夠實時更新路況信息，并重新計算最優(yōu)路線。在這種情況下，以下哪種數據結構和算法的組合最適合解決這個問題？（）A.迪杰斯特拉算法和鄰接表B.弗洛伊德算法和矩陣C.廣度優(yōu)先搜索算法和鏈表D.深度優(yōu)先搜索算法和棧二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入解釋在歸并排序算法中，如何將兩個已排序的子序列合并為一個有序序列，以及歸并排序的時間和空間復雜度。2、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如函數調用棧的模擬、深度優(yōu)先搜索的非遞歸實現等，并說明其原理。3、（本題5分）深入解釋在最小生成樹的Prim算法中，如何選擇邊來構建最小生成樹，以及算法的時間復雜度分析。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個物流配送中心需要對貨物的配送路徑進行規(guī)劃。配送地點以圖的形式表示，邊的權重表示兩地之間的距離。請設計算法實現以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到從起點到終點的最短路徑；（2）判斷圖中是否存在負權邊，如果有，如何處理；（3）使用弗洛伊德算法計算所有點對之間的最短路徑；（4）如果新增一個配送地點，如何更新最短路徑。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）一家酒店的預訂系統(tǒng)需要記錄房間信息和預訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預訂狀態(tài)，預訂記錄包括預訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設計數據結構來管理預訂數據，實現房間的快速預訂、取消預訂、查詢房間可用性，并統(tǒng)計不同時間段的預訂率。3、（本題5分）在一個在線電影票務系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預訂和票房統(tǒng)計等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預訂和取消，票房數據的統(tǒng)計和分析，并能夠實時顯示座位的預訂情況和優(yōu)化排片策略。4、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測系統(tǒng)需要對各個路口的車流量進行統(tǒng)計和分析。路口信息和車流量數據以廣義表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）統(tǒng)計某個時間段內某個路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當路口設置發(fā)生變化時，更新數據結構；（4）按照車流量對路口進行排序。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。5、（本題5分）在一個在線教育平臺中，需要管理課程資源、學生學習進度、作業(yè)和考試成績等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持課程資源的上傳、下載和更新，學生學習進度的跟蹤，作業(yè)的布置和批改，考試成績的記錄和分析，并能夠根據學生學習情況提供個性化的學習建議。四、設計題（本大題共3