云南特殊教育職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁云南特殊教育職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準(zhǔn)元素，右邊部分的元素都大于等于基準(zhǔn)元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CCD圖像傳感器的圖像采集系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速圖像采集和數(shù)據(jù)傳輸，說明系統(tǒng)硬件組成和接口電路。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象的檢測和消除電路，分析其對電路性能的改善效果。4、設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車充電樁的控制系統(tǒng)，支持多種充電模式和計(jì)費(fèi)方式，給出系統(tǒng)組成和控制流程。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬移相器和濾波器的相位補(bǔ)償系統(tǒng)，改善系統(tǒng)的相位特性。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微波技術(shù)的車載雷達(dá)測速系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量車輛行駛速度。7、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏逆變器的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤和電能質(zhì)量控制，給出系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中前向糾錯(cuò)編碼（FEC）的性能評估和優(yōu)化方案，分析編碼增益和復(fù)雜度。9、在排序算法的比較中，穩(wěn)定性是一個(gè)重要的特性。以下關(guān)于排序算法穩(wěn)定性的描述，錯(cuò)誤的是（）A.穩(wěn)定的排序算法在排序過程中不會(huì)改變相同元素的相對順序B.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩(wěn)定的排序算法C.選擇排序和快速排序是不穩(wěn)定的排序算法D.排序算法的穩(wěn)定性對于所有應(yīng)用都是至關(guān)重要的，不穩(wěn)定的算法不能使用10、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈控制器智能管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和節(jié)能控制等功能。11、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化的編碼器接口電路，能夠接收增量式編碼器和絕對式編碼器的信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供控制器處理，給出電路設(shè)計(jì)和信號處理方法。12、字符串在計(jì)算機(jī)程序中經(jīng)常被處理。假設(shè)我們正在對兩個(gè)字符串進(jìn)行操作。以下關(guān)于字符串的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字符串的存儲(chǔ)方式可以是字符數(shù)組或字符指針B.字符串的比較可以通過逐個(gè)字符比較來實(shí)現(xiàn)C.字符串的常見操作包括查找、替換、拼接等，它們的時(shí)間復(fù)雜度通常與字符串的長度成正比D.所有的字符串操作算法的時(shí)間復(fù)雜度都是最優(yōu)的，無法進(jìn)一步優(yōu)化13、設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)均衡充電和過充過放保護(hù)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。14、在圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表是兩種常見的存儲(chǔ)方式。關(guān)于這兩種存儲(chǔ)方式，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.鄰接矩陣使用二維數(shù)組來表示圖中節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，空間復(fù)雜度較高B.鄰接表使用鏈表或數(shù)組來存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)，適用于稀疏圖C.對于稠密圖，鄰接表的存儲(chǔ)方式比鄰接矩陣更節(jié)省空間D.無論是鄰接矩陣還是鄰接表，在判斷兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是否相鄰時(shí)，時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的集成電路放大器，要求具有特定的增益、帶寬和輸入輸出阻抗，分析其性能并優(yōu)化設(shè)計(jì)以滿足特定要求。16、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)Wi-Fi信號放大器，增強(qiáng)特定區(qū)域內(nèi)的Wi-Fi信號覆蓋。17、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號發(fā)生器，輸出頻率在1kHz至100kHz連續(xù)可調(diào)，采用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)，說明電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試方法。18、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于氣象監(jiān)測的風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地測量風(fēng)速和風(fēng)向。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場內(nèi)的車位占用情況，并引導(dǎo)車輛快速找到空閑車位。20、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器，實(shí)現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出和并網(wǎng)。21、若要在一個(gè)鏈表中刪除一個(gè)指定節(jié)點(diǎn)，以下哪個(gè)操作是必須先完成的？（）A.找到要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)B.找到要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)C.釋放要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)所占用的存儲(chǔ)空間D.更新鏈表的頭指針22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié)和記憶功能。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)，能夠測量物體的重量，并具有去皮、計(jì)價(jià)等功能。24、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，查找操作是常見的需求。以下關(guān)于查找算法的描述，不正確的是：（）A.順序查找適用于無序數(shù)組，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)B.二分查找要求數(shù)組有序，時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)，是一種效率很高的查找算法C.哈希查找在平均情況下時(shí)間復(fù)雜度為O(1)，但需要處理哈希沖突D.所有的查找算法在任何情況下都能準(zhǔn)確找到目標(biāo)元素，不存在查找失敗的情況25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻流處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻的壓縮、傳輸和顯示，闡述硬件設(shè)計(jì)和視頻處理算法。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的鏈表中，如何刪除指定位置的節(jié)點(diǎn)，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)帶權(quán)無向圖中計(jì)算所有頂點(diǎn)對之間的最小權(quán)值路徑的平均值。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)帶權(quán)有向圖中計(jì)算源點(diǎn)到所有頂點(diǎn)的次短路徑集合。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的有向圖中，如何判斷是否存在回路，并給出具體的算法思想和實(shí)現(xiàn)步驟。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)紅黑樹，實(shí)現(xiàn)插入和刪除操作，保持紅黑樹的性質(zhì)，輸出操作后的樹結(jié)構(gòu)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，采用開放尋址法的優(yōu)化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)有向圖中找出所有長度大于k的簡單回路。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接表表示一個(gè)帶權(quán)有向圖，實(shí)現(xiàn)Dijkstra算法求單源最短路徑。5、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B+樹的插入、刪除和查找操作，分析其在數(shù)據(jù)庫索引中的優(yōu)勢。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）假設(shè)有一個(gè)電商網(wǎng)站，需要實(shí)時(shí)處理大量的訂單信息。訂單信息包括訂單號、商品名稱、購買數(shù)量、客戶姓名、收貨地址等。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)和管理這些訂單數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)訂單的快速插入、查找、修改和刪除操作，同時(shí)能夠高效地統(tǒng)計(jì)不同商品的銷售數(shù)量。2、（本題10分）某城市的公共自行車租賃管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)自行車的信息，如自行車編號、租賃點(diǎn)編號、是否可用、租賃時(shí)間、歸還時(shí)間等。系統(tǒng)要能夠快速查找可用自行車、按照租賃時(shí)間對自行車進(jìn)行排序、記錄自行車的租賃和歸還操作、統(tǒng)計(jì)租賃次數(shù)。請?jiān)O(shè)計(jì)合