山西大學《數(shù)據(jù)結構與算法》2019-2020學年第一學期期末試卷

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2019-2020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25個小題，每小題1分，共25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、設計一個基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實現(xiàn)自動輸送和分揀功能。2、設計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能家居系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)燈光控制、窗簾控制、家電控制等功能，給出系統(tǒng)的整體架構和實現(xiàn)細節(jié)。3、設計一個基于Zigbee和GPRS的遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。4、假設正在設計一個數(shù)據(jù)庫的索引結構，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結構可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結構，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索5、設計一個數(shù)字鎖相放大器，能夠從強噪聲背景中提取微弱信號，給出系統(tǒng)架構和關鍵技術。6、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結構，分為大頂堆和小頂堆。假設存在一個小頂堆，其數(shù)組表示為[1,3,5,7,9,11]。現(xiàn)在要插入一個值2，為了保持堆的性質，需要進行一系列調(diào)整操作。以下哪種調(diào)整方式是正確的？（）A.直接將2插入末尾，無需調(diào)整B.將2與父節(jié)點比較，若小于父節(jié)點則交換位置，直到滿足堆的性質C.將2與子節(jié)點比較，若大于子節(jié)點則交換位置，直到滿足堆的性質D.重新構建整個堆7、在數(shù)據(jù)結構的學習中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下關于數(shù)據(jù)結構概念的描述，正確的是：（）A.數(shù)據(jù)結構是指相互之間存在一種或多種特定關系的數(shù)據(jù)元素的集合B.數(shù)據(jù)結構只關注數(shù)據(jù)的存儲方式，不關心數(shù)據(jù)的操作和處理C.不同的數(shù)據(jù)結構適用于不同的應用場景，沒有一種數(shù)據(jù)結構是萬能的D.數(shù)據(jù)結構的設計和選擇對程序的性能和效率沒有影響8、設計一個基于數(shù)字圖像處理的車牌識別停車場管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的自動識別和出入管理。9、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，其左子樹的所有節(jié)點值都小于根節(jié)點值，右子樹的所有節(jié)點值都大于根節(jié)點值。在對二叉搜索樹進行中序遍歷時，得到的節(jié)點值序列是：（）A.無序的B.升序的C.降序的D.隨機的10、設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)，包括準確性和邊界完整性等指標。11、設計一個用于工業(yè)自動化的視覺檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的缺陷和尺寸，說明系統(tǒng)硬件組成和圖像處理算法。12、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于100W，給出電路設計和散熱方案。13、設計一個基于ARMCortex-M系列的低功耗手持設備，實現(xiàn)特定的功能如計步、心率監(jiān)測等，描述設備的硬件選型和軟件優(yōu)化。14、設計一個基于數(shù)字電位器和濾波器的音頻均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)對音頻各頻段的靈活均衡調(diào)節(jié)。15、設計一個基于藍牙的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測心率、運動步數(shù)和睡眠質量，并通過手機APP顯示，描述硬件和軟件設計。16、在一個字符串處理程序中，需要快速判斷一個字符串是否是另一個字符串的子串。以下哪種算法和數(shù)據(jù)結構的組合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用數(shù)組存儲字符串B.KMP算法，基于有限自動機原理C.哈希算法，將字符串映射為哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找17、根據(jù)傳感器原理，設計一個用于智能家居的人體紅外感應系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)自動開燈、關空調(diào)等智能控制。18、在一個數(shù)據(jù)庫的索引結構中，如果需要支持范圍查詢（例如查找年齡在20到30歲之間的用戶），以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最適合的？（）A.B樹，便于范圍查找B.二叉搜索樹，快速定位節(jié)點C.哈希表，直接獲取特定鍵的值D.棧，存儲查詢過程中的中間結果19、設計一個基于微波技術的雷達測距系統(tǒng)，能夠準確測量目標物體的距離，并具有較高的分辨率和抗干擾能力。20、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠對輸入的圖像進行實時邊緣檢測，并輸出檢測結果。21、設計一個太陽能充電器擴展電路，能夠提高太陽能充電器的充電效率和輸出功率，并且具有智能充電功能。22、設計一個太陽能充電控制器，能夠對12V的蓄電池進行充電管理，實現(xiàn)過充、過放保護，描述電路原理和控制策略。23、設計一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對信號頻譜的影響。24、哈夫曼樹是一種最優(yōu)二叉樹，常用于數(shù)據(jù)壓縮。以下關于哈夫曼樹的特點，錯誤的是（）A.帶權路徑長度最小B.沒有度為1的節(jié)點C.權值越大的節(jié)點離根節(jié)點越近D.哈夫曼樹的構建過程是唯一的25、在數(shù)據(jù)結構中，散列表（哈希表）用于快速查找數(shù)據(jù)。以下關于散列表的描述，錯誤的是（）A.散列函數(shù)的設計對散列表的性能有很大影響B(tài).處理沖突的方法有開放地址法和鏈地址法C.散列表的查找時間復雜度始終為O(1)D.散列表的裝填因子會影響其性能二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述隊列的先進先出特性，以及如何通過循環(huán)隊列實現(xiàn)高效的存儲和操作。2、（本題5分）論述如何使用樹狀數(shù)組解決動態(tài)區(qū)間修改和查詢問題。3、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的最大路徑和問題、樹的路徑問題變種中的應用。4、（本題5分）對于一個具有n個頂點的無向圖，如何使用深度優(yōu)先搜索算法判斷圖是否連通？三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，從給定的雙向鏈表中刪除一個節(jié)點，輸出刪除后的鏈表。2、（本題5分）設計一個程序，使用分治法解決找第k小元素的隨機化算法，輸出第k小元素。3、（本題5分）設計一個程序，使用堆結構實現(xiàn)對一組任務按照優(yōu)先級和完成時間進行排序。4、（本題5分）設計一個回溯程序，解決0-1背包問題的精確解，輸出最優(yōu)解和價值。5、（本題5分）設計一個雙向鏈表，用于存儲員工的工作經(jīng)歷信息，包括公司名稱、工作時間和職位，實現(xiàn)鏈表的遍歷、插入和刪除節(jié)點的功能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要記錄項目信息、任務分配和進度情況。項目信息包括項目ID、項目名稱、負責人、開始時間、結束時間，任務分配包括任務ID、項目ID、責任人、任務描述，進度情況包括任務ID、完成百分比、更新時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理項目數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目的查詢、任務的跟蹤、進度的更新，并生成項目進度報告。2、（本題10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)量對商品進行排序、進行商品的入庫和出庫操作、修改商品的價格信息。請設計合理的數(shù)據(jù)結構和算法，并提供代碼實現(xiàn)以及性能評估。3