重慶青年職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁重慶青年職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024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、在一個(gè)需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作，并且數(shù)據(jù)量較大的場景中，如果對查找操作的要求相對較低，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.鏈表，插入和刪除操作方便，查找效率相對較低B.二叉搜索樹，查找效率較高，但插入和刪除可能導(dǎo)致樹的調(diào)整C.數(shù)組，插入和刪除操作復(fù)雜，不適合頻繁操作D.棧，不符合頻繁插入和刪除的需求2、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的差分定位數(shù)據(jù)處理模塊，分析定位精度的提升效果。3、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣識別、商品選擇和找零功能。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，說明硬件設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)。5、運(yùn)用電子信息工程知識，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通信號燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量調(diào)整信號燈時(shí)間。6、在一個(gè)循環(huán)隊(duì)列中，隊(duì)頭指針front指向隊(duì)頭元素的前一個(gè)位置，隊(duì)尾指針rear指向隊(duì)尾元素，若隊(duì)列的最大容量為m，那么判斷隊(duì)列為滿的條件是？（）A.(rear+1)%m==frontB.rear==frontC.rear+1==frontD.(rear-front+m)%m==07、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能熱水器控制器智能控制電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動(dòng)調(diào)節(jié)熱水器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。8、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，錯(cuò)誤的是（）A.棧的操作遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(1)C.?？梢杂脭?shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)D.棧只能用于實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)值計(jì)算，不能用于復(fù)雜的算法9、在圖的算法中，最小生成樹算法用于構(gòu)建連通圖的最小代價(jià)生成樹，以下關(guān)于最小生成樹算法的描述，正確的是：（）A.Prim算法和Kruskal算法都能得到圖的最小生成樹，但算法思想不同B.Prim算法從圖中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始構(gòu)建生成樹，Kruskal算法則從邊的集合開始C.最小生成樹的權(quán)值之和是唯一確定的，與算法的選擇無關(guān)D.對于稠密圖，Kruskal算法的效率高于Prim算法；對于稀疏圖，Prim算法更優(yōu)10、設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度傳感器，能夠通過數(shù)字接口輸出溫度數(shù)據(jù)，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設(shè)計(jì)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.2的無線耳機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻播放和降噪功能，續(xù)航時(shí)間不小于20小時(shí)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee和GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的溫度巡檢系統(tǒng)，能夠同時(shí)測量多個(gè)點(diǎn)的溫度，并在顯示屏上顯示。14、設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波信號發(fā)生器，輸出頻率在100kHz至1GHz連續(xù)可調(diào)，采用鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，說明工作原理和硬件設(shè)計(jì)。15、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個(gè)紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點(diǎn)顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點(diǎn)的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定16、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器，能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬信號的數(shù)字化調(diào)制（如ASK、FSK、PSK）和相應(yīng)的解調(diào)功能，并分析其性能。17、考慮一個(gè)表達(dá)式求值的程序，例如計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式3+(4*5)-6。為了正確地按照運(yùn)算符的優(yōu)先級進(jìn)行計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常被用于輔助計(jì)算過程？（）A.隊(duì)列，存儲待計(jì)算的數(shù)字和運(yùn)算符B.棧，用于處理運(yùn)算符的優(yōu)先級C.數(shù)組，存儲表達(dá)式的各個(gè)元素D.二叉樹，構(gòu)建表達(dá)式的結(jié)構(gòu)18、考慮一個(gè)搜索引擎的索引構(gòu)建過程，需要對大量的網(wǎng)頁內(nèi)容進(jìn)行分詞、索引和存儲，以便能夠快速地根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞返回相關(guān)的網(wǎng)頁。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于搜索引擎的索引構(gòu)建和查詢處理？（）A.倒排索引和分詞算法B.正排索引和冒泡排序C.索引鏈表和選擇排序D.索引數(shù)組和插入排序19、在一個(gè)大規(guī)模的社交網(wǎng)絡(luò)分析中，需要快速找出兩個(gè)用戶之間的最短路徑以及共同的好友。為了有效地解決這類問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是常用的選擇？（）A.迪杰斯特拉算法使用的優(yōu)先隊(duì)列B.弗洛伊德算法使用的矩陣C.廣度優(yōu)先搜索使用的隊(duì)列D.深度優(yōu)先搜索使用的棧20、在一個(gè)在線游戲的玩家匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的技能水平將他們分組。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合快速確定某個(gè)玩家應(yīng)該屬于哪個(gè)組？（）A.平衡二叉樹B.哈希表C.堆D.圖21、對于一個(gè)棧，進(jìn)行入棧和出棧操作時(shí)，如果棧頂指針top初始值為-1，當(dāng)進(jìn)行了一系列操作后，top的值為0，此時(shí)棧的狀態(tài)是？（）A.棧為空B.棧中只有一個(gè)元素C.棧已滿D.棧出錯(cuò)22、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能安防系統(tǒng)，能夠檢測入侵、火災(zāi)等異常情況，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)和通知用戶。23、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器智能調(diào)節(jié)電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號的特點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)均衡器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。24、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)先隊(duì)列常用于處理具有優(yōu)先級的任務(wù)。以下關(guān)于優(yōu)先隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式，錯(cuò)誤的是：（）A.可以用堆來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都較低B.可以用有序數(shù)組來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，但插入操作的時(shí)間復(fù)雜度較高C.可以用無序數(shù)組來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，查找最大（或最?。┰氐臅r(shí)間復(fù)雜度為O(1)D.無論采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，其性能都相同25、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的程控交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)若干用戶之間的通話連接和切換，考慮通話質(zhì)量和資源分配等問題。26、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設(shè)計(jì)和頻譜分析算法。27、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質(zhì)。對于二叉搜索樹的特點(diǎn)和操作，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值B.右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值C.插入和查找操作的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)D.二叉搜索樹一定是完全二叉樹28、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊加密電路，能夠?qū)o線通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，提高通信的安全性。29、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X或其他設(shè)備進(jìn)行分析和處理。30、在一個(gè)大小為n的數(shù)組中，使用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線心理咨詢平臺需要記錄咨詢者的問題、咨詢師的回答和咨詢進(jìn)度。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保護(hù)用戶隱私，并支持咨詢記錄的查詢和統(tǒng)計(jì)。2、（本題5分）某在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要記錄隊(duì)伍信息和隊(duì)員信息，隊(duì)伍信息包括隊(duì)伍ID、隊(duì)伍名稱、隊(duì)長ID，隊(duì)員信息包括隊(duì)員ID、隊(duì)伍ID、角色信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理組隊(duì)數(shù)據(jù)，能夠快速查詢隊(duì)伍成員、解散隊(duì)伍、加入隊(duì)伍，并支持隊(duì)伍之間的對戰(zhàn)匹配。3、（本題5分）假設(shè)一個(gè)電商平臺要進(jìn)行促銷活動(dòng)，需要根據(jù)用戶的購買歷史和瀏覽記錄為其推薦相關(guān)商品。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成個(gè)性化的商品推薦列表。4、（本題5分）一個(gè)圖書館的讀者借閱管理系統(tǒng)需要存儲讀者的借閱信息，包括讀者編號、讀者姓名、借閱圖書編號、借閱日期、應(yīng)還日期等。系統(tǒng)要支持快速查找讀者的借閱記錄、按照應(yīng)還日期對借閱記錄進(jìn)行排序、新增借閱、歸還圖書操作。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評估。5、（本題5分）假設(shè)一個(gè)社交平臺的活動(dòng)組織系統(tǒng)需要記錄活動(dòng)信息、參與者信息和活動(dòng)流程?；顒?dòng)信息包括活動(dòng)ID、活動(dòng)名稱、組織者ID、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)地點(diǎn)，參與者信息包括參與者ID、活動(dòng)ID、報(bào)名時(shí)間，活動(dòng)流程包括流程ID、活動(dòng)ID、流程描述、時(shí)間安排。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理活動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)的創(chuàng)建、參與者管理、流程跟蹤，并生成活動(dòng)總結(jié)報(bào)告。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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）算法的步驟和特點(diǎn)，并舉例說明它們的應(yīng)用。2、（本題5分）論述如何使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法解決編輯距離問題。3、（本題5分）詳細(xì)闡述最小生成樹的概念，分別說明普里姆算法和克魯斯卡爾算法構(gòu)造最小生成樹的基本步驟和特點(diǎn)。4、（本題5分）論述在樹的遍歷中，如何使用Morris遍歷算法優(yōu)化空間復(fù)雜