武漢生物工程學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢生物工程學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》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(gè)小題，每小題1分，共15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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動(dòng)控制灌溉。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC的數(shù)據(jù)采集卡，能夠同時(shí)采集8路模擬信號，采樣頻率不低于100kHz，分辨率為12位。3、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)文本編輯器，需要支持撤銷和重做操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)這一功能？（）A.棧，存儲操作歷史B.隊(duì)列，按順序記錄操作C.數(shù)組，直接存儲操作信息D.二叉搜索樹，快速查找操作記錄4、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字圖像去噪系統(tǒng)，能夠有效去除圖像中的噪聲，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和去噪效果分析。5、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的雨衰補(bǔ)償電路，提高系統(tǒng)在惡劣天氣條件下的通信性能。6、考慮到一個(gè)圖的遍歷問題，假設(shè)需要判斷一個(gè)圖是否存在環(huán)，并且找出所有的環(huán)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決這類問題？（）A.深度優(yōu)先搜索結(jié)合棧B.廣度優(yōu)先搜索結(jié)合隊(duì)列C.拓?fù)渑判蚪Y(jié)合棧D.強(qiáng)連通分量算法結(jié)合并查集7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的無線智能家居安防系統(tǒng)，能夠檢測門窗入侵、煙霧和燃?xì)庑孤┑惹闆r，并及時(shí)報(bào)警，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。8、在一個(gè)大型的電商網(wǎng)站的商品管理系統(tǒng)中，需要快速地查找某個(gè)價(jià)格范圍內(nèi)的商品信息。假設(shè)商品的價(jià)格信息已經(jīng)按照從小到大的順序存儲。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和搜索算法的組合最能高效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.二叉搜索樹和中序遍歷B.平衡二叉樹和深度優(yōu)先搜索C.有序數(shù)組和二分查找D.哈希表和隨機(jī)查找9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器的智能小車控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)避障、循跡和速度控制等功能。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的參數(shù)監(jiān)測和控制，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件界面。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對物料輸送、加工、裝配等環(huán)節(jié)的順序控制和故障報(bào)警。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LTC3862的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V/3A，給出電路設(shè)計(jì)和效率分析。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對鍋爐水位、蒸汽壓力、溫度等參數(shù)的自動(dòng)控制。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同時(shí)間段和交通流量自動(dòng)調(diào)整信號燈的時(shí)長。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(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(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的帶權(quán)無向圖中，如何使用Prim算法和Kruskal算法構(gòu)建最小生成森林，比較兩種算法的差異和適用場景。2、（本題5分）在一個(gè)二叉樹中，如何計(jì)算其葉子結(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)？3、（本題5分）論述如何在一個(gè)帶權(quán)圖中使用貝爾曼-福特算法求解單源最短路徑問題。4、（本題5分）闡述后綴數(shù)組與后綴樹的關(guān)系，以及它們在字符串處理中的不同應(yīng)用場景。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線游戲的道具管理系統(tǒng)需要記錄道具信息、玩家擁有情況和道具交易記錄。道具信息包括道具ID、道具名稱、道具描述、道具價(jià)值，玩家擁有情況包括玩家ID、道具ID、數(shù)量，道具交易記錄包括交易ID、買家ID、賣家ID、道具ID、交易時(shí)間、交易價(jià)格。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理道具數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)道具的查詢、玩家道具的管理、道具交易的處理，并統(tǒng)計(jì)道具的流通情況。2、（本題5分）某在線電影票務(wù)系統(tǒng)需要處理影片信息、場次安排、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)票務(wù)銷售的高效管理。3、（本題5分）一個(gè)在線教育平臺需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、課程選擇和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行管理。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，以便能夠快速地查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、分析課程的受歡迎程度，并為學(xué)生推薦合適的課程。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)視頻網(wǎng)站需要存儲大量的視頻信息和用戶的觀看記錄，視頻信息包括視頻ID、視頻名稱、時(shí)長、上傳者、分類等，觀看記錄包括用戶ID、視頻ID、觀看時(shí)間、觀看進(jìn)度等。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理這些數(shù)據(jù)，能夠快速查找視頻、推薦相關(guān)視頻、統(tǒng)計(jì)視頻的觀看次數(shù)，并分析用戶的觀看偏好。5、（本題5分）一個(gè)物流配送系統(tǒng)需要管理訂單信息，訂單包括訂單編號、收件人姓名、收件地址、貨物重量、配送狀態(tài)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定訂單、按照貨物重量對訂單進(jìn)行排序、插入新訂單、刪除已完成訂單以及修改訂單的配送狀態(tài)。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來滿足這些需求，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)間和職位，實(shí)現(xiàn)鏈表的遍歷、插入和刪除節(jié)點(diǎn)的功能。2、