合肥城市學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(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頁合肥城市學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析課程設(shè)計》

2023-2024學(xué)年第二學(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批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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)計一個基于運放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號質(zhì)量。2、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器，能夠自動控制水溫、水位和上水，描述電路原理和控制策略。3、運用電子信息工程知識，設(shè)計一個汽車電子防盜系統(tǒng)，具備車輛定位、遠(yuǎn)程鎖車和報警等功能。4、在選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的考慮因素，哪一項是不正確的？（）A.數(shù)據(jù)的規(guī)模和操作的頻繁程度會影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇B.對數(shù)據(jù)的訪問方式（如隨機訪問、順序訪問）也是選擇的重要因素C.空間效率通常比時間效率更重要，應(yīng)優(yōu)先考慮節(jié)省存儲空間D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性和靈活性在某些情況下也需要納入考慮5、設(shè)計一個基于運算放大器的正弦波振蕩器，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波信號，頻率和幅度可調(diào)。6、設(shè)計一個基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能場景切換功能。7、設(shè)計一個基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實現(xiàn)自動輸送和分揀功能。8、二叉搜索樹在數(shù)據(jù)查找和排序中有廣泛應(yīng)用。假設(shè)我們正在維護(hù)一個二叉搜索樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.插入操作時，通過比較節(jié)點值找到合適的位置插入新節(jié)點，保持二叉搜索樹的性質(zhì)B.查找操作的時間復(fù)雜度在平均情況下為O(logn)，但在最壞情況下可能退化為O(n)C.刪除操作相對復(fù)雜，需要根據(jù)被刪除節(jié)點的子節(jié)點情況進(jìn)行不同的處理D.只要按照一定的順序插入節(jié)點，二叉搜索樹就一定是平衡的，不需要進(jìn)行平衡調(diào)整9、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點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)點的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定10、設(shè)計一個基于數(shù)字電路的簡單密碼鎖系統(tǒng)，要求能夠通過輸入正確的數(shù)字密碼解鎖，密碼錯誤時有報警提示，且密碼可修改。11、設(shè)計一個音頻混音器，能夠處理8路音頻輸入，實現(xiàn)音量、平衡和效果調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和電路實現(xiàn)。12、設(shè)計一個基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器的組合濾波系統(tǒng)，有效濾除復(fù)雜噪聲。13、隊列也是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)先出的原則。在實際應(yīng)用中，隊列常用于（）A.操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度B.圖的廣度優(yōu)先搜索算法C.緩存數(shù)據(jù)的管理D.以上都是14、基于通信中的信道編碼和譯碼技術(shù)設(shè)計一個可靠的通信系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)募m錯能力。15、設(shè)計一個智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。16、二叉樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在二叉樹的性質(zhì)中，以下描述哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.二叉樹的每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點，分別稱為左子節(jié)點和右子節(jié)點B.滿二叉樹是一種特殊的二叉樹，所有的葉子節(jié)點都在同一層C.完全二叉樹中，除了最后一層，其他層的節(jié)點都是滿的，且最后一層的節(jié)點從左到右依次排列D.對于一棵深度為h的二叉樹，其節(jié)點總數(shù)最多為2^h-1，最少為h17、設(shè)計一個簡單的光通信收發(fā)模塊，工作波長為850nm，傳輸速率為1Gbps，說明模塊的組成和關(guān)鍵技術(shù)。18、設(shè)計一個基于FPGA的SPI通信接口模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件描述和測試方法。19、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。20、在排序算法的比較中，穩(wěn)定性是一個重要的特性。以下關(guān)于排序算法穩(wěn)定性的描述，錯誤的是（）A.穩(wěn)定的排序算法在排序過程中不會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21、利用數(shù)字邏輯電路設(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檢測等功能。22、設(shè)計一個電子琴電路，能夠產(chǎn)生不同音符的聲音，具有音量調(diào)節(jié)、音色選擇等功能。23、運用電子電路知識，設(shè)計一個用于工業(yè)機器人的運動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人的精確運動控制。24、字符串在計算機程序中經(jīng)常被處理，也有相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。以下關(guān)于字符串的描述，錯誤的是：（）A.字符串可以用字符數(shù)組或指針來表示，常見的操作包括字符串的連接、比較、查找等B.樸素的字符串匹配算法時間復(fù)雜度較高，KMP算法通過利用已匹配的部分信息提高了匹配效率C.字符串的存儲方式會影響其操作的效率，例如使用動態(tài)分配內(nèi)存的方式可以更靈活地處理長度變化的字符串D.字符串的操作都是簡單的基本運算，其時間復(fù)雜度都為O(1)，與字符串的長度無關(guān)25、考慮一個圖的最短路徑問題，迪杰斯特拉（Dijkstra）算法是一種常見的求解方法。假設(shè)圖中存在負(fù)權(quán)邊，以下關(guān)于Dijkstra算法的適用性，哪個說法是正確的（）A.仍然適用，可以求出最短路徑B.可能會得到錯誤的結(jié)果C.無法運行D.會自動將負(fù)權(quán)邊轉(zhuǎn)換為正權(quán)邊26、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。27、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設(shè)我們正在使用一個AVL樹。以下關(guān)于AVL樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點后，可能需要進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)操作來恢復(fù)AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內(nèi)存受限的環(huán)境中使用28、設(shè)計一個液晶顯示技術(shù)中的視角擴(kuò)展光學(xué)系統(tǒng)，分析視角擴(kuò)展效果和圖像質(zhì)量。29、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)中，常常需要進(jìn)行空間復(fù)雜度的分析。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復(fù)雜度是指算法在運行過程中所占用的存儲空間的量度，包括輸入數(shù)據(jù)占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復(fù)雜度通常為O(1)，因為它不需要額外的存儲空間來存儲排序過程中的數(shù)據(jù)C.鏈表的空間復(fù)雜度主要取決于節(jié)點的數(shù)量，而不考慮指針?biāo)加玫目臻gD.空間復(fù)雜度的分析只考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身所占用的空間，不考慮操作系統(tǒng)和編譯器等因素的影響30、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設(shè)計一個音頻回聲消除系統(tǒng)，消除語音通信中的回聲干擾。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)一個電商平臺要進(jìn)行促銷活動，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。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成個性化的商品推薦列表。2、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實時監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時間。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進(jìn)行。3、（本題5分）一個文件系統(tǒng)需要對文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個新目錄或文件；（2）刪除一個指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某在線招聘平臺需要管理企業(yè)的招聘信息、求職者簡歷和面試安排。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)高效的人才匹配和招聘流程管理。5、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統(tǒng)需要存儲菜品信息，如菜品編號、菜品名稱、菜品價格、菜品分類、銷量等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定菜品、按照銷量對菜品進(jìn)行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化方法。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個二叉樹中計算節(jié)點的高度，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述如何使用并查集解決集合合并和查詢問題，說明并查集的優(yōu)化方法和時間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋什么是塊狀鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說明其特點和應(yīng)用場景，并闡述如何進(jìn)行插入和刪除操作。