湖北商貿(mào)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖北商貿(mào)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。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)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻降噪系統(tǒng)，分析降噪效果和對音質(zhì)的影響。4、設(shè)計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠程傳輸。5、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種常見的方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，正確的是：（）A.深度優(yōu)先搜索總是先訪問距離起始節(jié)點最近的未訪問節(jié)點B.廣度優(yōu)先搜索使用棧來保存待訪問節(jié)點，深度優(yōu)先搜索使用隊列C.對于同一個圖和起始節(jié)點，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定不同D.深度優(yōu)先搜索適合用于查找圖中的連通分量，廣度優(yōu)先搜索適合用于求解最短路徑問題6、設(shè)計一個基于DSP的語音處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法流程。7、設(shè)計一個基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水中的溶解氧、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。8、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個高精度電流源，提供穩(wěn)定的輸出電流，具有良好的負(fù)載調(diào)整率。9、設(shè)計一個基于音頻編解碼芯片的MP3播放器，支持常見的音頻格式，具備存儲和播放功能。10、運用集成電路設(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。11、基于通信編碼技術(shù)設(shè)計一個糾錯編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和糾錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?2、假設(shè)正在開發(fā)一個操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊，需要有效地分配和回收內(nèi)存空間，并且能夠快速查找空閑的內(nèi)存塊。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.二叉搜索樹，存儲內(nèi)存塊的信息B.鏈表，記錄內(nèi)存塊的使用情況C.哈希表，快速定位空閑內(nèi)存塊D.數(shù)組，直接分配和管理內(nèi)存13、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一個表達式求值的算法，例如計算中綴表達式的值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最有效的（）A.棧和隊列B.棧和二叉樹C.隊列和哈希表D.棧和鏈表14、假設(shè)要設(shè)計一個算法來找出一個整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進行比較，難以實現(xiàn)此功能D.隊列，先進先出，不適合統(tǒng)計元素出現(xiàn)次數(shù)15、設(shè)計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設(shè)計和頻譜分析算法。16、設(shè)計一個5V轉(zhuǎn)±12V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和元件選型。17、假設(shè)正在開發(fā)一個文本編輯軟件，需要能夠快速地對輸入的文本進行插入、刪除和查找操作。同時，要能夠高效地實現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲文本數(shù)據(jù)，操作簡單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進行插入和刪除C.棧，用于實現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串18、設(shè)計一個電子秤數(shù)據(jù)傳輸與加密電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y量數(shù)據(jù)安全地傳輸?shù)狡渌O(shè)備，并進行加密保護。19、在一個大型電商平臺的數(shù)據(jù)庫中，需要高效地存儲和檢索商品信息，包括商品名稱、價格、庫存數(shù)量等。同時，要能夠快速地根據(jù)價格范圍、庫存狀態(tài)等條件進行查詢和排序。為了實現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動態(tài)地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進先出的原則存儲商品數(shù)據(jù)C.隊列，先進入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹，能夠快速地進行查找、插入和刪除操作，并支持排序20、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度，實現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在無向圖中如何使用鄰接矩陣和鄰接表兩種方式存儲圖的結(jié)構(gòu)，以及它們的優(yōu)缺點。2、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用哈希表解決沖突以提高查找效率。3、（本題5分）解釋如何在一個有序鏈表中進行插入操作，保持鏈表的有序性，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆排序算法對一組隨機整數(shù)進行排序，并輸出排序前后的數(shù)組。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個在線音樂平臺的歌單信息，包括歌單名稱、歌曲列表、創(chuàng)建者等，支持歌單的創(chuàng)建、修改和分享功能。3、（本題5分）使用圖的最小生成樹算法（如Prim算法），設(shè)計一個程序，為一個城市的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃線路，使得建設(shè)成本最低。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，在二叉堆中查找第k大的元素，輸出元素值和位置。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆排序算法對給定的一組浮點數(shù)進行排序，并輸出排序后的數(shù)組。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個在線投票系統(tǒng)需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計某個投票項目各個選項的票數(shù)；（2）新增一個投票項目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數(shù)最多的選項。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）一個電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦