北京師范大學(xué)珠海分?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》2021-2022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1頁，共3頁北京師范大學(xué)珠海分?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》

2021-2022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一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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、當(dāng)需要存儲和處理一個無向圖的鄰接信息時，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常被使用？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.哈希表D.二叉樹2、設(shè)計一個簡單的工業(yè)以太網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的連接和數(shù)據(jù)交換，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議。3、設(shè)計一個數(shù)字電路中的移位寄存器應(yīng)用系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)緩存和串行并行轉(zhuǎn)換。4、設(shè)計一個圖像處理中基于區(qū)域的圖像分割效果評估系統(tǒng)，包括準(zhǔn)確性和邊界完整性等指標(biāo)。5、設(shè)計一個簡單的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，采用差錯控制編碼提高傳輸可靠性，包括編碼和解碼電路設(shè)計以及性能測試。6、在排序算法的比較中，穩(wěn)定性是一個重要的特性。以下關(guān)于排序算法穩(wěn)定性的描述，錯誤的是（）A.穩(wěn)定的排序算法在排序過程中不會改變相同元素的相對順序B.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩(wěn)定的排序算法C.選擇排序和快速排序是不穩(wěn)定的排序算法D.排序算法的穩(wěn)定性對于所有應(yīng)用都是至關(guān)重要的，不穩(wěn)定的算法不能使用7、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展中，不斷有新的研究成果和應(yīng)用出現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢的描述，不正確的是：（）A.隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大和處理需求的日益復(fù)雜，對高效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的研究將持續(xù)進(jìn)行B.結(jié)合硬件特性，如多核處理器、GPU等，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的并行處理能力是一個重要方向C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將越來越復(fù)雜和難以理解，只有專業(yè)的研究人員才能掌握和應(yīng)用D.跨領(lǐng)域的應(yīng)用，如生物信息學(xué)、金融工程等，將推動數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和發(fā)展8、設(shè)計一個基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計和軟件編程思路。9、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設(shè)計一個音頻均衡器的自動調(diào)整系統(tǒng)，根據(jù)音頻內(nèi)容自動優(yōu)化頻率響應(yīng)。10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，圖算法有著廣泛的用途。假設(shè)我們正在使用圖算法解決問題。以下關(guān)于圖算法的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.最短路徑算法（如Dijkstra算法和Floyd算法）可以用于求解圖中兩點(diǎn)之間的最短路徑B.最小生成樹算法（如Prim算法和Kruskal算法）可以用于構(gòu)建圖的最小代價連通子圖C.拓?fù)渑判蛩惴梢杂糜谂袛嘁粋€有向圖是否存在環(huán)D.所有的圖算法的時間復(fù)雜度都相同，與圖的類型和規(guī)模無關(guān)11、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能物流跟蹤與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)貨物運(yùn)輸過程的實時監(jiān)控和調(diào)度。12、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為大頂堆和小頂堆。大頂堆的每個節(jié)點(diǎn)的值都大于或等于其子節(jié)點(diǎn)的值。在將一組無序的數(shù)據(jù)構(gòu)建成大頂堆時，以下關(guān)于構(gòu)建過程的描述，正確的是：（）A.從葉子節(jié)點(diǎn)開始，逐步向上調(diào)整B.從根節(jié)點(diǎn)開始，逐步向下調(diào)整C.隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整D.不需要進(jìn)行調(diào)整，直接就是大頂堆13、設(shè)計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。14、設(shè)計一個藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。15、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時自動開門，一段時間后自動關(guān)門。16、在一個需要快速判斷兩個字符串是否具有相同字符集合的場景中，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.利用哈希表統(tǒng)計每個字符串中字符的出現(xiàn)次數(shù)，然后比較B.對字符串進(jìn)行排序，然后比較排序后的結(jié)果C.使用樹存儲字符串的字符，然后進(jìn)行比較D.通過棧對字符串進(jìn)行處理和比較17、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個簡單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來存儲一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來解決。那么查找值為32時，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.418、設(shè)計一個基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。19、設(shè)計一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度化等基本操作。20、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點(diǎn)的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。21、運(yùn)用集成電路設(shè)計方法，設(shè)計一款用于智能電表的專用集成電路芯片，實現(xiàn)電能計量和數(shù)據(jù)通信功能。22、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以快速合并多個有序鏈表的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被用到？（）A.堆，通過堆來選擇合并的元素B.棧，存儲鏈表節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并操作C.隊列，輔助合并過程中的元素存儲和取出D.數(shù)組，存儲鏈表數(shù)據(jù)后進(jìn)行合并23、假設(shè)要對一個包含1000個元素的數(shù)組進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序24、設(shè)計一個基于藍(lán)牙m(xù)esh技術(shù)的智能照明控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個燈具的分組控制和場景切換。25、設(shè)計一個數(shù)字鑒頻器，能夠測量輸入信號的頻率變化，精度達(dá)到10Hz，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。26、設(shè)計一個低通濾波器，采用橢圓濾波器設(shè)計，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數(shù)和性能分析。27、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲貨物定位系統(tǒng)，能夠?qū)崟r獲取貨物的位置信息。28、哈希表在解決沖突時有多種方法。關(guān)于解決哈希沖突的方法，以下描述哪一項是不正確的？（）A.開放尋址法通過在哈希表中尋找空閑位置來解決沖突B.鏈地址法將沖突的元素存儲在鏈表中C.再哈希法通過更換哈希函數(shù)來減少沖突D.無論采用哪種解決沖突的方法，哈希表的查找效率都不會受到影響29、設(shè)計一個簡單的無線通信系統(tǒng)，使用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)兩個設(shè)備之間的文本數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離不小于10米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps。30、設(shè)計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，效率不低于70%，說明系統(tǒng)原理和關(guān)鍵部件。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息，如員工編號、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、按照工資高低對員工進(jìn)行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對員工信息的修改。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述如何實現(xiàn)這些功能，包括算法設(shè)計和代碼實現(xiàn)，以及對性能的分析。2、（本題5分）在一個銀行的賬戶管理系統(tǒng)中，需要存儲客戶的賬戶信息，包括賬戶ID、客戶姓名、身份證號、賬戶余額、交易記錄等。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理賬戶數(shù)據(jù)，實現(xiàn)賬戶的快速查詢、存款、取款、轉(zhuǎn)賬操作，并生成交易報表。3、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理用戶上傳的音樂作品、音效素材和項目文件。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化存儲和檢索，方便用戶創(chuàng)作和分享。4、（本題5分）一家快遞公司需要管理大量的快遞包裹信息，包括包裹單號、發(fā)件人信息、收件人信息、重量、運(yùn)輸狀態(tài)等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些包裹數(shù)據(jù)，實現(xiàn)包裹的快速錄入、跟蹤查詢、狀態(tài)更新，以及統(tǒng)計不同地區(qū)的包裹數(shù)量和運(yùn)輸情況。5、（本題5分）某在線購物平臺的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要記錄優(yōu)惠券信息、發(fā)放記錄和使用記錄。優(yōu)惠券信息包括優(yōu)惠券ID、優(yōu)惠券類型、面額、使用條件，發(fā)放記錄包括發(fā)放ID、優(yōu)惠券ID、用戶ID、發(fā)放時間，使用記錄包括使用ID、優(yōu)惠券ID、訂單ID、使用時間。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理優(yōu)惠券數(shù)據(jù)，實現(xiàn)優(yōu)惠券的發(fā)放、使用、查詢，并統(tǒng)計優(yōu)惠券的使用情況和效果。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個具有n個元素的堆中，如何實現(xiàn)堆的刪除操作的優(yōu)化，使得時間復(fù)雜度降低，給出優(yōu)化思路和代碼實現(xiàn)。2、（本題5分）詳細(xì)解釋紅黑樹的性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)操作，說明其在動態(tài)維護(hù)有序集合時的優(yōu)勢。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個帶權(quán)無向圖中計算所有頂點(diǎn)對之間的最小權(quán)值路徑的平均值。4、（本題5分）解釋圖的連通性問題的高級算法，如Tarjan算法、K