湖北科技學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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15個小題，每小題1分，共15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)字圖像處理中圖像特征提取和分類系統(tǒng)，分析特征的有效性和分類準(zhǔn)確率。2、假設(shè)在一個在線游戲的多人對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的等級和技能水平進(jìn)行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實現(xiàn)高效的匹配過程，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能會被運用？（）A.快速排序結(jié)合二分查找B.冒泡排序結(jié)合線性搜索C.歸并排序結(jié)合哈希表D.桶排序結(jié)合雙向鏈表3、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的壓力測量系統(tǒng)，能夠測量0-100MPa的壓力，精度達(dá)到0.1MPa。4、設(shè)計一個基于STM32的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度、氣象條件等自動控制灌溉，提供系統(tǒng)的硬件電路和控制策略。5、設(shè)計一個太陽能路燈控制器智能管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和節(jié)能控制等功能。6、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的說法，錯誤的是（）A.采用分治的思想B.平均時間復(fù)雜度為O(nlogn)C.最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，但概率較小D.是一種穩(wěn)定的排序算法7、設(shè)計一個電子血壓計擴展電路，能夠增加血壓計的測量功能和精度，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和分析功能。8、設(shè)計一個5V轉(zhuǎn)1.8V的DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流不小于1A，效率達(dá)到90%以上，給出原理圖和元件選型。9、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.棧的操作遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則，即最后入棧的元素最先出棧B.可以用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧，常見的操作有入棧、出棧和獲取棧頂元素C.棧在函數(shù)調(diào)用、表達(dá)式求值、括號匹配等場景中有廣泛應(yīng)用D.棧的大小是無限的，可以隨意入棧元素，不需要考慮棧滿的情況10、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實現(xiàn)對輸入信號的低通濾波，截止頻率為2kHz，采樣頻率為10kHz。11、設(shè)計一個基于霍爾傳感器的電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r測量電機的轉(zhuǎn)速并將數(shù)據(jù)顯示出來。12、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能。13、設(shè)計一個數(shù)字電路中的計數(shù)器擴展方案，實現(xiàn)更高進(jìn)制的計數(shù)功能，進(jìn)行功能驗證和性能測試。14、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理中的圖像超分辨率重建效果評估系統(tǒng)，分析重建質(zhì)量。15、設(shè)計一個基于CPLD的數(shù)字信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生多種復(fù)雜的數(shù)字信號，包括信號類型選擇和參數(shù)設(shè)置。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導(dǎo)致失衡后，如何進(jìn)行單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)調(diào)整。2、（本題5分）簡述哈希表中處理哈希沖突的開放尋址法和鏈地址法的原理及優(yōu)缺點。3、（本題5分）對于一個具有n個頂點的有向圖，如何使用拓?fù)渑判蛩惴ń鉀Q課程安排問題？4、（本題5分）對于一個用鄰接表存儲的無向圖，說明如何判斷圖是否為二部圖，給出一種有效的算法并分析其時間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某在線音樂教學(xué)平臺需要記錄課程信息、學(xué)生信息、學(xué)習(xí)進(jìn)度、作業(yè)完成情況等。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持教學(xué)過程的管理，實現(xiàn)課程安排、學(xué)生學(xué)習(xí)情況跟蹤、作業(yè)批改和成績統(tǒng)計，能夠為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)方案。2、（本題5分）一個圖書館的圖書采購管理系統(tǒng)需要存儲采購計劃的信息，如采購編號、圖書名稱、作者、出版社、預(yù)計采購數(shù)量、采購進(jìn)度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購計劃、按照預(yù)計采購數(shù)量對計劃進(jìn)行排序、新增采購計劃、修改采購進(jìn)度、取消采購計劃。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）一家電商平臺的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄包裹的運輸軌跡，包括包裹單號、運輸節(jié)點、到達(dá)時間、運輸狀態(tài)。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲運輸軌跡數(shù)據(jù)，能夠快速查詢包裹的當(dāng)前位置、歷史軌跡、預(yù)計到達(dá)時間，并統(tǒng)計不同運輸節(jié)點的處理效率。4、（本題5分）一個科研項目管理系統(tǒng)需要對項目的進(jìn)展情況和參與人員進(jìn)行跟蹤。項目信息包括項目編號、項目名稱、負(fù)責(zé)人、起止時間、進(jìn)展?fàn)顟B(tài)等，參與人員信息包括人員編號、姓名、參與項目等。這些信息以十字鏈表的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個項目的詳細(xì)信息；（2）添加新的項目或人員；（3）刪除已完成的項目或離職人員；（4）統(tǒng)計每個負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)的項目數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某電商倉庫的庫存管理系統(tǒng)需要存儲商品的庫存信息，包含商品編號、商品名稱、庫存數(shù)量、進(jìn)貨價格、出貨價格等。系統(tǒng)要能夠快速查詢特定商品的庫存、按照庫存數(shù)量對商品進(jìn)行排序、進(jìn)行商品的入庫和出庫操作、修改商品的價格信息。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)以及性能評估。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個程序，使用匈牙利算法求解給定二分圖的最大匹配，輸出匹配邊。2、（本題10分）設(shè)計一個有限自動機用于字符串匹