南寧理工學院《數(shù)據(jù)結構與算法課設》2023-2024學年第二學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁南寧理工學院《數(shù)據(jù)結構與算法課設》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、設計一個基于STM32H7的高性能嵌入式系統(tǒng)，能夠運行復雜的實時操作系統(tǒng)和應用程序，給出硬件架構和軟件環(huán)境搭建。2、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹的性能而產(chǎn)生的。以下關于平衡二叉樹的描述，不正確的是（）A.它通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡，減少查找的時間復雜度B.平衡二叉樹的插入和刪除操作比二叉搜索樹更復雜C.任何情況下，平衡二叉樹的高度都不會超過log?n（n為節(jié)點數(shù)）D.平衡二叉樹在實際應用中已經(jīng)完全取代了二叉搜索樹3、設計一個基于ADC和微控制器的溫度采集與報警系統(tǒng)，當溫度超過設定閾值時發(fā)出聲光報警信號。4、假設在一個在線游戲的多人對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的等級和技能水平進行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實現(xiàn)高效的匹配過程，以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法可能會被運用？（）A.快速排序結合二分查找B.冒泡排序結合線性搜索C.歸并排序結合哈希表D.桶排序結合雙向鏈表5、設計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，給出算法原理和代碼實現(xiàn)。6、假設在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結構可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖7、設計一個高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結構和穩(wěn)定性分析。8、設計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能停車場管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車位檢測、車輛引導和收費管理等功能。9、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。以下關于歸并排序的描述，不正確的是（）A.空間復雜度為O(n)B.是一種穩(wěn)定的排序算法C.最壞、最好和平均時間復雜度均為O(nlogn)D.不能用于鏈表的排序10、對于一個具有n個節(jié)點的帶權無向圖，使用Prim算法生成最小生成樹，其時間復雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)11、設計一個無線通信模塊遠距離傳輸電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更遠距離的無線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離達到1公里以上。12、設計一個基于單片機的智能車庫照明系統(tǒng)，根據(jù)車輛進出自動控制燈光的開啟和關閉。13、考慮到一個視頻編碼系統(tǒng)，需要對連續(xù)的幀數(shù)據(jù)進行壓縮和存儲，同時能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以用于優(yōu)化這個過程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧14、設計一個基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對污水處理過程中的液位、流量、水質(zhì)等參數(shù)的監(jiān)測和控制。15、設計一個基于單片機的智能家電能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測家電的用電情況并進行數(shù)據(jù)分析。16、設計一個數(shù)字音頻播放器電路，能夠播放MP3、WAV等格式的音頻文件，具有音量調(diào)節(jié)、播放/暫停、上一曲/下一曲等功能。17、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結構，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。以下關于堆的描述，錯誤的是：（）A.大頂堆中每個節(jié)點的值都大于或等于其子節(jié)點的值，小頂堆則相反B.可以用數(shù)組來實現(xiàn)堆，通過計算索引可以方便地進行堆的操作C.堆排序利用堆的特性，將數(shù)組構建成堆，然后依次取出堆頂元素得到排序結果D.堆的插入和刪除操作的時間復雜度都為O(logn)，且堆的空間復雜度總是高于其他線性數(shù)據(jù)結構18、設計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，使用數(shù)碼管顯示時間，具備小時、分鐘和秒的顯示功能，同時能夠通過按鍵進行時間的調(diào)整和設置。19、設計一個通信系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路，支持ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號進行調(diào)制，并準確解調(diào)恢復出原始信號，詳細說明設計方案和實現(xiàn)過程。20、設計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行人臉檢測、特征提取和識別，說明算法的選擇和優(yōu)化。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）請說明二叉搜索樹的定義和性質(zhì)，闡述其插入、刪除操作的過程，并分析在最壞情況下二叉搜索樹的性能。2、（本題5分）詳細說明希爾排序中不同增量序列的選擇和對排序性能的影響。3、（本題5分）詳細說明在一個具有n個頂點的有向圖中，如何判斷是否存在回路，并分析所使用算法的時間復雜度。4、（本題5分）解釋什么是塊狀數(shù)組數(shù)據(jù)結構，說明其特點和應用場景，并闡述如何進行訪問和修改操作。5、（本題5分）比較堆排序和冒泡排序在穩(wěn)定性上的差異，并說明原因。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用順序表實現(xiàn)對一組整數(shù)的存儲和排序，要求能夠?qū)崿F(xiàn)冒泡排序、插入排序和選擇排序算法，并比較它們的性能。2、（本題5分）設計一個算法，在一個字符串中找出所有不包含重復單詞的最長子串。3、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結構設計一個校園網(wǎng)絡布線規(guī)劃系統(tǒng)，確保網(wǎng)絡連接的可靠性和高效性。4、（本題5分）設計一個算法，利用二叉樹的中序遍歷和先序遍歷結果重建二叉樹，并輸出其后序遍歷序列。5、（本題5分）設計一個算法，利用哈希表存儲音樂的風格和歌手，實現(xiàn)歌手的快速查找和風格統(tǒng)計。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線訂餐平臺的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進度、廚師分配和出餐時間。菜品制作進度包括進度ID、菜品ID、制作階段、完成時間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時間包括出餐ID、菜品ID、時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理廚房數(shù)據(jù)，實現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時間的準確預測，并優(yōu)化廚房工作流程。2、（本題10分）一個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度。設計數(shù)據(jù)結構來保護用戶隱私，并支持咨詢記錄的查詢和