長春職業(yè)技術(shù)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ⅲ》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個太陽能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。2、運用集成電路知識，設(shè)計一款用于智能手機的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強、降噪和色彩校正功能。3、設(shè)計一個基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行任意比例的縮放，說明算法原理和硬件實現(xiàn)。4、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统d報警等功能。5、對于一個有n個頂點的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲，其空間復雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)6、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個無線充電器，能夠為特定設(shè)備進行高效的無線充電，分析充電效率和安全性。7、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能電表系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程抄表、電量統(tǒng)計和費用計算等功能。8、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動控制灌溉水量和時間。9、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實現(xiàn)LRU（最近最少使用）頁面置換算法？（）A.隊列B.棧C.哈希表D.雙向鏈表10、設(shè)計一個溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控電路，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程管理。11、考慮一個有向無環(huán)圖（DAG），假設(shè)需要對其進行拓撲排序。以下關(guān)于拓撲排序的結(jié)果，哪個說法是正確的（）A.結(jié)果是唯一的B.結(jié)果可能不唯一C.不存在拓撲排序D.以上說法都不對12、鏈表也是一種常見的線性表結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用一個單向鏈表。以下關(guān)于鏈表的描述，哪一項是不正確的？（）A.鏈表在插入和刪除元素時，只需修改相關(guān)節(jié)點的指針，操作較為靈活B.單向鏈表只能從表頭向表尾方向遍歷，無法反向遍歷C.鏈表的存儲空間不需要連續(xù)，可以充分利用零散的內(nèi)存空間D.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點依次遍歷，效率相對較低13、當需要構(gòu)建一個能夠表示家族關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，假設(shè)每個節(jié)點代表一個家庭成員，并且需要方便地查找某個成員的祖先和后代。以下哪種樹形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹14、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于橋梁健康監(jiān)測的應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測橋梁的受力情況。15、設(shè)計一個音頻功率放大器的保護電路，包括過流保護、過熱保護和短路保護，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。16、設(shè)計一個基于ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對家電的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述網(wǎng)絡(luò)拓撲和通信協(xié)議。17、設(shè)計一個基于數(shù)字溫度傳感器和無線傳輸模塊的冷鏈物流溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測貨物運輸過程中的溫度變化。18、設(shè)計一個無線遙控器語音控制電路，能夠通過語音指令控制電器設(shè)備的開關(guān)和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)智能化控制。19、想象一個需要對大量浮點數(shù)進行排序的任務(wù)，并且要求排序的穩(wěn)定性（即相同值的元素相對順序保持不變）。以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，穩(wěn)定但效率低B.快速排序，不穩(wěn)定，效率較高C.歸并排序，穩(wěn)定且在大數(shù)據(jù)量時效率較好D.選擇排序，不穩(wěn)定且效率一般20、設(shè)計一個基于藍牙的智能手表，能夠顯示時間、計步、監(jiān)測心率和接收手機通知，描述硬件和軟件設(shè)計。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細論述在具有n個頂點和e條邊的有向圖中，如何計算每個頂點的入度和出度，并給出具體的實現(xiàn)方法。2、（本題5分）深入分析字符串匹配的BF算法和KMP算法的基本原理，比較它們的效率和適用場景。3、（本題5分）論述跳表在分布式環(huán)境下的應(yīng)用和面臨的挑戰(zhàn)。4、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在不同規(guī)模數(shù)據(jù)下的性能表現(xiàn)，并分析原因。5、（本題5分）詳細說明樹和圖的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說明樹在計算機科學中的應(yīng)用和圖在解決實際問題中的優(yōu)勢。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個基于鏈式存儲的棧結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)入棧、出棧和獲取棧頂元素的功能，并測試其在多組數(shù)據(jù)下的性能。2、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，計算一個圖的獨立集。3、（本題5分）設(shè)計并查集中的啟發(fā)式合并策略，提高整體性能，進行對比實驗。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)快速排序的非遞歸并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。5、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計一個城市路燈布局規(guī)劃系統(tǒng)，確保道路照明均勻和節(jié)能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息，如員工編號、姓名、年齡、職位、工資等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的信息、按照工資高低對員工進行排序、新增和刪除員工記錄，并且支持對員工信息的修改。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述如何實現(xiàn)這些功能，包括算法設(shè)計和代碼實現(xiàn)，以及對性能的分析。2、（本題10分）假設(shè)一個在線投票系統(tǒng)需要記錄投票主題、選項和投票人的投票情況。投票主題包括主題ID、主題名稱、開始時間、結(jié)束時間，選項包括選項ID、主題ID、選項內(nèi)容，投票情況包括投票人ID、主題ID、選項ID。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速統(tǒng)計每個選項的票數(shù)、查詢投票結(jié)果、防止重復投票，并在投票結(jié)束后生成