吉林化工學院《數(shù)據結構與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據結構與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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、根據數(shù)字信號處理理論，設計一個視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。2、設計一個電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準功能。3、根據傳感器技術，設計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預警粉塵超標情況。4、當處理一個動態(tài)增長和收縮的數(shù)據集合時，例如一個不斷有元素插入和刪除的集合，以下哪種數(shù)據結構在空間利用和操作效率上可能表現(xiàn)更優(yōu)（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹5、設計一個基于ZigBee技術的智能倉儲管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能。6、設計一個數(shù)字溫度計液位計數(shù)據傳輸電路，能夠將溫度計液位計的測量數(shù)據傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心進行實時監(jiān)測。7、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設備將溫度穩(wěn)定在設定范圍內，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設計和軟件編程思路。8、設計一個數(shù)字信號處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時實現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。9、設計一個基于PLC的制藥廠反應釜控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對反應溫度、壓力、攪拌速度等參數(shù)的精確控制。10、設計一個基于運算放大器的音頻放大器電路，要求輸入阻抗不小于10kΩ，輸出功率不小于10W，總諧波失真小于1%。11、設計一個±5V轉±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。12、設計一個音頻濾波器自動切換電路，能夠根據輸入音頻信號的類型自動切換不同的濾波器，提高音頻處理效果。13、在選擇排序算法中，每次都從未排序部分選擇最小的元素放到已排序部分的末尾。假設一個數(shù)組的元素數(shù)量較大，以下關于選擇排序的時間復雜度和空間復雜度，哪個是正確的（）A.時間復雜度為O(nlogn)，空間復雜度為O(1)B.時間復雜度為O(n^2)，空間復雜度為O(n)C.時間復雜度為O(n^2)，空間復雜度為O(1)D.時間復雜度為O(n)，空間復雜度為O(1)14、假設要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內存空間以存儲經常訪問的數(shù)據。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數(shù)組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表15、設計一個基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器組合的信號濾波系統(tǒng)，有效濾除多種類型的噪聲。16、在一個數(shù)據庫系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲和替換緩沖區(qū)內的數(shù)據頁，以提高數(shù)據庫的訪問性能。以下哪種數(shù)據結構和算法常用于緩沖區(qū)的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進先出）算法和隊列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機）算法和數(shù)組17、設計一個基于藍牙4.2技術的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測運動數(shù)據（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質量。18、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個基準元素，將數(shù)組分為小于和大于基準元素的兩部分，然后對這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復雜度主要取決于遞歸調用的棧空間，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變19、設計一個基于光電傳感器的生產線產品計數(shù)與分揀系統(tǒng)，能夠自動計數(shù)和分揀不同規(guī)格的產品。20、考慮到一個視頻編碼系統(tǒng)，需要對連續(xù)的幀數(shù)據進行壓縮和存儲，同時能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據。以下哪種數(shù)據結構可以用于優(yōu)化這個過程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧21、在一個需要對大量數(shù)據進行頻繁插入和刪除操作，并且要求數(shù)據有序的數(shù)據結構中。以下哪種數(shù)據結構可能不太適合？（）A.紅黑樹B.鏈表C.平衡二叉樹D.有序數(shù)組22、利用射頻電路設計一個無線遙控器，能夠控制多個設備的工作狀態(tài)，給出遙控器的工作頻率和控制距離。23、棧是一種特殊的線性表，遵循后進先出的原則。在程序設計中，棧有著廣泛的應用。例如，在表達式求值、函數(shù)調用等場景中經常使用棧。考慮一個表達式：(3+5)*2-7，使用棧來計算這個表達式的值。在計算過程中，當遇到運算符''時，以下正確的操作是：（）A.直接將''輸出B.從棧中彈出兩個操作數(shù)進行乘法運算C.將''壓入棧中D.忽略''，繼續(xù)處理后面的字符24、在鏈表這種數(shù)據結構中，節(jié)點通過指針相互連接。假設需要頻繁地在鏈表的頭部或中間插入和刪除元素。以下哪種鏈表結構可能是最合適的選擇（）A.單向鏈表B.雙向鏈表C.循環(huán)鏈表D.靜態(tài)鏈表25、設計一個基于STM32微控制器的電機調速系統(tǒng)，支持PWM調速和閉環(huán)控制，實現(xiàn)對直流電機或步進電機的精確調速，提供控制算法和程序框架。26、根據傳感器技術，設計一個用于農業(yè)溫室的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度等。27、二叉樹的遍歷可以通過遞歸和非遞歸方式實現(xiàn)。對于中序遍歷，以下哪種非遞歸實現(xiàn)方式是常見的？（）A.使用棧來輔助B.使用隊列來輔助C.直接遍歷D.無法非遞歸實現(xiàn)28、設計一個鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩(wěn)定信號，分析其相位噪聲和鎖定時間。29、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構建和維護比較簡單，不需要復雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹30、設計一個基于單片機的智能車位引導系統(tǒng)，能夠實時顯示停車場內的車位占用情況，并引導車輛快速找到空閑車位。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線考試系統(tǒng)需要對考生的答題情況和成績進行管理?？忌畔忌幪?、姓名、答題記錄、成績等。這些信息以伸展樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績；（2）根據成績查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）一個在線健身平臺需要管理用戶的健身計劃、運動記錄、飲食記錄和身體指標等。設計一種數(shù)據結構來存儲這些信息，支持健身計劃的制定和修改，運動和飲食記錄的錄入，身體指標的測量和分析，并能夠根據用戶數(shù)據提供個性化的健身建議和目標設定。3、（本題5分）某電商平臺的促銷活動規(guī)則管理系統(tǒng)需要定義不同的促銷活動類型、適用商品、優(yōu)惠條件、活動時間等。設計數(shù)據結構來存儲和管理促銷活動規(guī)則，支持活動的創(chuàng)建、修改、刪除和查詢，能夠準確計算商品在活動中的優(yōu)惠價格。4、（本題5分）假設一個在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開始時間、結束時間，選項包括選項ID、主題ID、選項內容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項ID。請設計數(shù)據結構來存儲這些數(shù)據，能夠快速統(tǒng)計每個選項的票數(shù)、查詢投票結果、防止重復投票，并在投票結束后生成投票報告。5、（本題5分）一個在線游戲需要管理玩家的游戲數(shù)據，如用戶名、游戲得分、游戲等級、游戲時間等。請設計合適的數(shù)據結構來存儲玩家游戲數(shù)據，支持快速查找、排序和更新玩家信息，并能夠統(tǒng)計不同等級玩家的數(shù)量和平均游戲得分。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細論述在一個具有n個頂點和e條邊的無向圖中，采用鄰接表存儲和鄰接矩陣存儲的優(yōu)缺點，并比較它們的空間復雜度。2、（本題5分）闡述隊列在任務調度中的應用，如任務隊列、優(yōu)先級隊列等，并解釋其作用。3、（本題5分）在一個鏈表中，如何刪除所有值為指定值的結點？4、（本題5分）詳細闡述在具有n個頂點和e條邊的有向