北京化工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》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2分，共40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、字典樹（Trie樹）常用于字符串的存儲(chǔ)和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字典樹利用字符串的公共前綴來節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹中的時(shí)間復(fù)雜度與字符串的長(zhǎng)度有關(guān)C.字典樹可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹適合存儲(chǔ)大量短字符串，對(duì)于長(zhǎng)字符串效果不佳2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能，提供系統(tǒng)的硬件組成和控制算法。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的圖像去噪系統(tǒng)，能夠去除圖像中的高斯噪聲和椒鹽噪聲，闡述算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。4、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻繁出現(xiàn)的字符或字符串的編碼表。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合存儲(chǔ)這種編碼信息，以便快速查找和使用？（）A.哈希表B.二叉樹C.堆D.圖5、對(duì)于一個(gè)需要快速判斷兩個(gè)字符串是否相似（例如編輯距離較?。┑臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比較B.后綴樹和字符串匹配C.二叉搜索樹和字符串遍歷D.堆和字符串排序6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光纖通信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在長(zhǎng)距離傳輸中保持高速和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸性能。7、在有向圖中，拓?fù)渑判蚴且环N重要的操作。拓?fù)渑判蛴糜趯⒂邢驘o環(huán)圖中的頂點(diǎn)排成一個(gè)線性序列，使得對(duì)于圖中的每條有向邊(u,v)，頂點(diǎn)u在序列中都排在頂點(diǎn)v之前。以下關(guān)于拓?fù)渑判虻拿枋?，錯(cuò)誤的是：（）A.拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果可能不唯一B.有向有環(huán)圖也可以進(jìn)行拓?fù)渑判駽.可以使用深度優(yōu)先搜索或廣度優(yōu)先搜索來實(shí)現(xiàn)拓?fù)渑判駾.拓?fù)渑判虺Ｓ糜谌蝿?wù)調(diào)度等問題8、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在圖的存儲(chǔ)方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見的方法。以下關(guān)于鄰接矩陣存儲(chǔ)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.適合存儲(chǔ)稠密圖B.存儲(chǔ)空間復(fù)雜度為O(V^2)，其中V是頂點(diǎn)數(shù)C.可以快速判斷任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間是否有邊D.對(duì)于邊數(shù)較少的圖，存儲(chǔ)效率較高9、設(shè)計(jì)一個(gè)±12V轉(zhuǎn)±5V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。10、在一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求從源點(diǎn)到其他各頂點(diǎn)的最短路徑，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能垃圾桶，當(dāng)垃圾裝滿時(shí)自動(dòng)發(fā)送信號(hào)通知清理。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。13、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)擴(kuò)展電路，能夠增加血壓計(jì)的測(cè)量功能和精度，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和分析功能。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。15、隨著技術(shù)的發(fā)展，新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，不正確的是：（）A.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是為了解決特定的問題或提高性能而提出的B.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更優(yōu)秀，應(yīng)完全取代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.了解新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有助于拓展思維和應(yīng)對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景D.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需要根據(jù)具體需求進(jìn)行評(píng)估和選擇16、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能電梯群控系統(tǒng)，優(yōu)化多部電梯的運(yùn)行調(diào)度，提高運(yùn)輸效率。17、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的特定位置，實(shí)現(xiàn)快速查找B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字通過哈希函數(shù)映射到了相同的位置，解決哈希沖突的方法有開放地址法和鏈地址法等D.哈希表的性能不受哈希函數(shù)的選擇和表的裝填因子的影響18、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對(duì)于紅黑樹的性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.紅黑樹的節(jié)點(diǎn)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(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，相對(duì)較為穩(wěn)定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因?yàn)槠淦胶庹{(diào)整不如AVL樹嚴(yán)格D.紅黑樹在實(shí)際應(yīng)用中比AVL樹更常見，因?yàn)槠洳迦牒蛣h除操作引起的調(diào)整相對(duì)較少19、設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測(cè)電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)均衡充電和過充過放保護(hù)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)貨架系統(tǒng)，能夠自動(dòng)存取貨物并進(jìn)行庫(kù)存管理。二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用配對(duì)堆進(jìn)行優(yōu)先隊(duì)列操作，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。2、（本題5分）論述在二叉搜索樹的迭代器實(shí)現(xiàn)中，如何按照中序遍歷的順序訪問節(jié)點(diǎn)。3、（本題5分）詳細(xì)論述在利用哈希表存儲(chǔ)自定義類型的數(shù)據(jù)時(shí)，如何設(shè)計(jì)合適的哈希函數(shù)和處理沖突策略，以提高性能。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)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)二叉搜索樹的中序遍歷的迭代器實(shí)現(xiàn)，方便對(duì)二叉搜索樹進(jìn)行遍歷。2、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)工廠設(shè)備維護(hù)計(jì)劃安排系統(tǒng)，避免設(shè)備維護(hù)沖突。3、（本題5分）研究伸展樹在并發(fā)環(huán)境下的應(yīng)用挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)解決方案。4、（本題5分）使用雙向鏈表和隊(duì)列的結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，模擬實(shí)現(xiàn)超市收銀臺(tái)的排隊(duì)結(jié)賬系統(tǒng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)排序算法，對(duì)給定的特定條件下的數(shù)組進(jìn)行排序，分析其時(shí)間和空間復(fù)雜度。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10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