中南民族大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》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頁中南民族大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通信號(hào)燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量調(diào)整信號(hào)燈時(shí)間。2、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。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器的信號(hào)降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)質(zhì)量。4、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)無線射頻識(shí)別（RFID）讀寫器，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽的讀取和寫入操作。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊的智能家居安防系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測門窗狀態(tài)、入侵情況，并向用戶發(fā)送報(bào)警信息。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)加密傳輸系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個(gè)輸入電壓的大小，并輸出相應(yīng)的高低電平信號(hào)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的電梯群控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多部電梯的合理調(diào)度，提高運(yùn)行效率。10、在一個(gè)有向圖中，頂點(diǎn)表示城市，邊表示城市之間的道路，邊的權(quán)重表示道路的長度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到從源頂點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑，以下哪個(gè)步驟是算法的核心？（）A.每次選擇距離源頂點(diǎn)最近的未訪問頂點(diǎn)B.從源頂點(diǎn)開始依次訪問所有頂點(diǎn)C.不斷更新頂點(diǎn)的距離值D.隨機(jī)選擇一個(gè)頂點(diǎn)作為起始點(diǎn)11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器和運(yùn)放的有效值測量電路，能夠測量交流信號(hào)的有效值。12、假設(shè)在一個(gè)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(jí)和技能水平進(jìn)行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實(shí)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(huì)被運(yùn)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13、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離的模擬量輸入模塊，實(shí)現(xiàn)對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。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等常見波形。15、棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進(jìn)先出的原則。在實(shí)際應(yīng)用中，棧有著廣泛的用途。以下關(guān)于棧的敘述中，不正確的是（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值B.?？梢杂脕韺?shí)現(xiàn)遞歸函數(shù)的調(diào)用C.棧的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)只能是順序存儲(chǔ)D.棧頂元素是最后入棧的元素，也是最先出棧的元素16、動(dòng)態(tài)數(shù)組是一種可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的數(shù)組。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)組的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.動(dòng)態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動(dòng)增加或減少存儲(chǔ)空間B.動(dòng)態(tài)數(shù)組在插入元素時(shí)可能需要重新分配內(nèi)存C.動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)通?；陟o態(tài)數(shù)組D.動(dòng)態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組17、設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)具有低功耗和自組網(wǎng)功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的氣體濃度檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種常見氣體（如CO、CO?、CH?等）的濃度。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的紡織廠織布機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)織布機(jī)的速度控制、張力調(diào)節(jié)和故障診斷。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)電量低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。21、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)高精度的電壓基準(zhǔn)源電路，輸出電壓具有極低的溫度系數(shù)和長期穩(wěn)定性。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠(yuǎn)程抄表功能。23、已知一個(gè)棧的進(jìn)棧序列為1，2，3，4，5。則下列序列中，不可能是出棧序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，524、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測量輸入信號(hào)的頻率，精度達(dá)到一定要求，給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件算法流程。25、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以快速查找兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索26、想象一個(gè)需要快速判斷一個(gè)字符串是否為回文的場景。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用棧將字符串逆序，然后與原字符串比較B.使用雙指針從字符串兩端向中間移動(dòng)進(jìn)行比較C.將字符串存儲(chǔ)在樹中，進(jìn)行遍歷比較D.通過哈希函數(shù)計(jì)算字符串的特征值進(jìn)行判斷27、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可以使用多種編程語言。以下關(guān)于不同編程語言中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，不正確的是：（）A.C語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常需要手動(dòng)管理內(nèi)存B.Java中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有自動(dòng)內(nèi)存管理和豐富的類庫支持C.Python中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用簡單，但性能可能不如其他語言D.不同編程語言中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)原理和效果完全相同28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行人臉檢測、特征提取和識(shí)別，說明算法的選擇和優(yōu)化。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。30、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作中，可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)間和空間的權(quán)衡。以下關(guān)于時(shí)間和空間權(quán)衡的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.有時(shí)候?yàn)榱颂岣卟僮鞯臅r(shí)間效率，可能需要犧牲一些存儲(chǔ)空間，例如使用緩存來加速數(shù)據(jù)訪問B.某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在節(jié)省空間的同時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致操作的時(shí)間復(fù)雜度增加，例如壓縮存儲(chǔ)的數(shù)組C.在任何情況下，都應(yīng)該優(yōu)先考慮時(shí)間效率，而忽略空間的消耗，因?yàn)闀r(shí)間往往比空間更寶貴D.時(shí)間和空間的權(quán)衡需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來決定，沒有絕對的最優(yōu)策略二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺(tái)的售后服務(wù)系統(tǒng)需要記錄用戶的售后申請、處理進(jìn)度、解決方案和用戶反饋等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持售后申請的提交和受理，處理進(jìn)度的更新，解決方案的記錄和用戶反饋的收集，并能夠分析售后數(shù)據(jù)以改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量。2、（本題5分）一個(gè)視頻網(wǎng)站需要對用戶的觀看歷史和偏好進(jìn)行分析，以提供個(gè)性化的推薦。用戶的觀看歷史以字典樹的形式存儲(chǔ)。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）根據(jù)用戶的觀看歷史推薦相關(guān)視頻；（2）統(tǒng)計(jì)用戶觀看某類視頻的次數(shù)；（3）更新用戶的觀看歷史；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化字典樹的存儲(chǔ)和查詢效率。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)在線旅游攻略平臺(tái)需要存儲(chǔ)各地的旅游景點(diǎn)、美食推薦、住宿信息和用戶評價(jià)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來方便用戶查詢和規(guī)劃旅行路線。4、（本題5分）一個(gè)在線音樂制作平臺(tái)需要管理音樂項(xiàng)目、音軌、樂器和效果器等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持音樂項(xiàng)目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調(diào)整，樂器和效果器的選擇和應(yīng)用，并能夠?qū)崟r(shí)保存和恢復(fù)項(xiàng)目進(jìn)度。5、（本題5分）一個(gè)在線論壇需要存儲(chǔ)帖子和回復(fù)信息。每個(gè)帖子有帖子ID、標(biāo)題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時(shí)間等，回復(fù)有回復(fù)ID、帖子ID、內(nèi)容、回復(fù)者、回復(fù)時(shí)間。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理帖子和回復(fù)數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復(fù)、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復(fù)，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)主題的帖子數(shù)量。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)解釋紅黑樹的性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)操作，說明其在動(dòng)態(tài)維護(hù)有序集合時(shí)的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細(xì)闡述基數(shù)排序中如何處理不同進(jìn)制的數(shù)據(jù)。3、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)帶權(quán)無向圖中計(jì)算兩個(gè)頂點(diǎn)之間的所有簡單路徑。4、（本題5分）詳細(xì)闡述圖的深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS