武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中有廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于棧和隊(duì)列應(yīng)用場(chǎng)景的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等C.棧和隊(duì)列不能同時(shí)用于一個(gè)程序中，會(huì)導(dǎo)致沖突D.棧和隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤系統(tǒng)，能夠在復(fù)雜背景下準(zhǔn)確檢測(cè)和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。3、對(duì)于一個(gè)需要頻繁進(jìn)行插入、刪除和查找操作的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)數(shù)據(jù)的規(guī)模較大且分布較為隨機(jī)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在平均情況下能夠提供較好的性能？（）A.鏈表B.有序數(shù)組C.哈希表D.棧4、基于通信加密技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性和保密性。5、考慮到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的索引結(jié)構(gòu)，為了能夠快速地進(jìn)行范圍查詢和隨機(jī)訪問(wèn)，同時(shí)保持較好的空間利用率和插入、刪除性能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會(huì)被采用？（）A.B+樹B.紅黑樹C.AVL樹D.字典樹6、在一個(gè)物流配送系統(tǒng)中，需要根據(jù)各個(gè)配送點(diǎn)的位置和貨物需求，規(guī)劃出最優(yōu)的配送路線，以最小化運(yùn)輸成本和時(shí)間。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類路徑規(guī)劃問(wèn)題？（）A.蟻群算法使用的信息素矩陣B.模擬退火算法使用的隨機(jī)數(shù)生成器C.遺傳算法使用的染色體編碼D.A*算法使用的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻播放器電路，能夠播放MP3、WAV等格式的音頻文件，具有音量調(diào)節(jié)、播放/暫停、上一曲/下一曲等功能。8、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的關(guān)系緊密相連。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法關(guān)系的描述，不正確的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是算法的基礎(chǔ)，算法依賴于特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于實(shí)現(xiàn)相同的算法，效果可能不同C.算法的設(shè)計(jì)和選擇會(huì)影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用和效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是相互獨(dú)立的，沒(méi)有關(guān)聯(lián)9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)字圖像分類系統(tǒng)，分析模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘電路，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)、分、秒，具有鬧鐘功能，并且可以通過(guò)按鍵調(diào)整時(shí)間和設(shè)置鬧鐘。11、使用電力電子器件設(shè)計(jì)一個(gè)降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計(jì)和效率分析。12、設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻設(shè)備的電源凈化器，減少電源噪聲對(duì)音質(zhì)的影響，給出電路結(jié)構(gòu)和濾波效果分析。13、在一個(gè)需要頻繁進(jìn)行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構(gòu)建中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會(huì)被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲(chǔ)和查找，節(jié)省空間和時(shí)間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級(jí)處理，不是字符串查找的首選14、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一款用于電動(dòng)汽車的電池管理芯片，具備電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電控制和均衡功能。15、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信接收前端，包括低噪聲放大器、下變頻器等部分，給出性能指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方案。16、基于通信協(xié)議設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)，說(shuō)明協(xié)議的選擇和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。17、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收模塊，能夠接收并解析衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算定位信息，評(píng)估定位精度。18、插入排序也是一種基本的排序算法。關(guān)于插入排序的特點(diǎn)，以下描述正確的是：（）A.插入排序在每次迭代中，將待排序元素插入到已排序部分的合適位置B.插入排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，優(yōu)于冒泡排序C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能改變相同元素的相對(duì)順序D.插入排序適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的排序，效率很高19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量0-30m/s的風(fēng)速，精度達(dá)到0.1m/s。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟動(dòng)降溫設(shè)備。21、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點(diǎn)值的升序排列（假設(shè)節(jié)點(diǎn)值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)一定等于度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同22、在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個(gè)特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于陀螺儀和加速度計(jì)的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取物體的姿態(tài)信息。24、使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲奈⑷跻纛l信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)具有一定的帶寬和低失真度，給出詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)入庫(kù)、出庫(kù)和庫(kù)存盤點(diǎn)。26、考慮一個(gè)地理信息系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)和管理地圖上的點(diǎn)、線、面等元素的信息，并能夠快速地進(jìn)行空間查詢和分析，如判斷兩個(gè)區(qū)域是否相交。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于地理空間數(shù)據(jù)的處理？（）A.R樹，支持空間數(shù)據(jù)的索引和查詢B.B+樹，高效存儲(chǔ)和檢索空間數(shù)據(jù)C.紅黑樹，保持空間數(shù)據(jù)的平衡D.哈希樹，快速定位空間元素27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速信號(hào)的采集和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。28、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)0至5V模擬信號(hào)的隔離采集，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的食品加工生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)食品的加工、包裝、質(zhì)量檢測(cè)等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制。30、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)濕度計(jì)電路，能夠同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和濕度，溫度精度為±0.1℃，濕度精度為±2%RH。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某金融機(jī)構(gòu)需要對(duì)客戶的交易記錄進(jìn)行分析，以檢測(cè)異常交易行為。交易記錄包括交易時(shí)間、金額、交易類型等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地篩選出異常交易，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2、（本題5分）某社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要存儲(chǔ)用戶之間的好友關(guān)系，并能夠快速地查詢某個(gè)用戶的好友列表、共同好友以及二度好友。請(qǐng)選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。3、（本題5分）一家物流公司的配送中心需要管理貨物的配送信息，包括配送單號(hào)、貨物信息、收件人信息、配送員信息、配送狀態(tài)、預(yù)計(jì)送達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)配送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配送信息的快速查詢、狀態(tài)更新、人員調(diào)度，并統(tǒng)計(jì)按時(shí)送達(dá)率。4、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄圖書的借閱者、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否逾期等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時(shí)提醒借閱者歸還圖書并統(tǒng)計(jì)圖書的借閱頻率。5、（本題5分）一個(gè)圖書館的圖書采購(gòu)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)采購(gòu)計(jì)劃的信息，如采購(gòu)編號(hào)、圖書名稱、作者、出版社、預(yù)計(jì)采購(gòu)數(shù)量、采購(gòu)進(jìn)度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購(gòu)計(jì)劃、按照預(yù)計(jì)采購(gòu)數(shù)量對(duì)計(jì)劃進(jìn)行排序、新增采購(gòu)計(jì)劃、修改采購(gòu)進(jìn)度、取消采購(gòu)計(jì)劃。請(qǐng)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(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述如何使用線段樹解決動(dòng)態(tài)區(qū)間最大值問(wèn)題，給出更新和查詢的方法。2、（本題5分）論述在冒泡排序中，如何通過(guò)優(yōu)化減少不必要的比較次數(shù)，提高算法效率。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明快速排序算法的分區(qū)過(guò)程和遞歸調(diào)用，分析在最壞和平均情況下的性能，以及如何優(yōu)化快速排序算法以避免最壞情況的發(fā)生。4、（本