漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法導(dǎo)論》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頁漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法導(dǎo)論》

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、使用運算放大器設(shè)計一個音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲奈⑷跻纛l信號進(jìn)行放大，同時具有一定的帶寬和低失真度，給出詳細(xì)的電路設(shè)計和參數(shù)計算。2、設(shè)計一個自動控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。3、設(shè)計一個基于藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多個設(shè)備的協(xié)同控制，描述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制策略。4、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能尤為重要。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以顯著提高程序的性能，例如在頻繁插入和刪除的場景中使用鏈表而不是數(shù)組B.調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲方式，如使用壓縮存儲可以減少存儲空間，但可能會增加操作的時間復(fù)雜度C.利用緩存機(jī)制可以提高數(shù)據(jù)訪問的速度，但需要考慮緩存的命中率和替換策略D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化只需要關(guān)注時間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度可以忽略不計5、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個智能工廠的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足生產(chǎn)設(shè)備的高速通信和協(xié)同工作需求。6、設(shè)計一個數(shù)字信號量化電路，確定量化級數(shù)和編碼方式，分析量化誤差對信號質(zhì)量的影響。7、設(shè)計一個基于Wi-Fi的智能家居網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同智能家居設(shè)備之間的互聯(lián)互通和集中控制。8、二分查找是一種在有序數(shù)組中進(jìn)行查找的高效算法。對于一個包含n個元素的有序數(shù)組，二分查找的最壞時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)9、設(shè)計一個基于藍(lán)牙4.2技術(shù)的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測運動數(shù)據(jù)（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質(zhì)量。10、設(shè)計一個電磁波發(fā)射與接收系統(tǒng)，工作頻率在特定頻段，能夠?qū)崿F(xiàn)一定距離內(nèi)的有效通信，并分析其傳播特性。11、設(shè)計一個基于超聲波傳感器的距離測量系統(tǒng)，能夠測量物體與傳感器之間的距離，并顯示測量結(jié)果。12、設(shè)計一個鋰電池充電管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流恒壓充電，具有過溫、過流保護(hù)功能，描述電路原理和芯片選型。13、跳表是一種可以替代平衡樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用跳表進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。以下關(guān)于跳表的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.跳表通過隨機(jī)增加索引層次來提高查找效率B.插入和刪除操作可能會影響跳表的索引結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整C.跳表的平均查找、插入和刪除時間復(fù)雜度均為O(logn)D.跳表的空間復(fù)雜度比平衡樹低，更適合內(nèi)存緊張的場景14、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個音頻前置放大器，能夠?qū)斎氲囊纛l信號進(jìn)行初步放大和預(yù)處理。15、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。16、設(shè)計一個音頻混音控制臺，能夠同時處理多路音頻輸入，實現(xiàn)音量調(diào)節(jié)、平衡控制等功能，給出系統(tǒng)方案和電路實現(xiàn)。17、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以18、設(shè)計一個集成電路測試中的功能測試向量生成方案，提高測試覆蓋率和準(zhǔn)確性。19、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，實現(xiàn)FIR和IIR濾波器，參數(shù)可在線調(diào)整。20、在圖的存儲中，鄰接多重表常用于無向圖的存儲。以下關(guān)于鄰接多重表的優(yōu)點，描述錯誤的是（）A.便于刪除和插入邊B.節(jié)省存儲空間C.便于判斷兩個頂點之間是否有邊D.對有向圖的存儲效果更好21、樹是一種非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。以下關(guān)于樹的描述，不正確的是：（）A.二叉樹的每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點，分為左子節(jié)點和右子節(jié)點B.二叉搜索樹的左子樹中的節(jié)點值小于根節(jié)點值，右子樹中的節(jié)點值大于根節(jié)點值，便于快速查找、插入和刪除C.平衡二叉樹通過自動調(diào)整保持樹的平衡，提高了查找效率，但插入和刪除操作相對復(fù)雜D.樹的遍歷方式包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，且每種遍歷方式的時間復(fù)雜度都是相同的，與樹的結(jié)構(gòu)無關(guān)22、設(shè)計一個基于藍(lán)牙5.3的智能音箱，能夠?qū)崿F(xiàn)語音交互、音樂播放、智能家居控制等功能，音質(zhì)清晰，響應(yīng)迅速。23、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的無線智能家居安防系統(tǒng)，能夠檢測門窗入侵、煙霧和燃?xì)庑孤┑惹闆r，并及時報警，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。24、設(shè)計一個基于Wi-Fi6的無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，實現(xiàn)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，給出系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。25、設(shè)計一個高通橢圓濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。26、設(shè)計一個基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時間、計步、監(jiān)測心率和接收手機(jī)通知，描述硬件和軟件設(shè)計。27、設(shè)計一個基于藍(lán)牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻無線傳輸，給出系統(tǒng)架構(gòu)和藍(lán)牙協(xié)議配置。28、設(shè)計一個5V轉(zhuǎn)±12V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和元件選型。29、設(shè)計一個基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測和控制。30、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉(zhuǎn)等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構(gòu)建和維護(hù)比較簡單，不需要復(fù)雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時間等。這些消息以環(huán)形隊列的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)送時間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個用戶未讀消息的數(shù)量；（4）當(dāng)隊列滿時，如何處理新的消息。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某學(xué)校的圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版年份、館藏數(shù)量、借閱狀態(tài)等。請為該系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠快速查找特定圖書、按作者或出版社分類查詢、統(tǒng)計熱門圖書，并支持新書的入庫和舊書的刪除操作。3、（本題5分）某電商平臺的客戶評價系統(tǒng)需要記錄客戶對商品的評價內(nèi)容、評價星級、評價時間等信息。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些評價數(shù)據(jù)，支持按商品、評價時間、評價星級等條件進(jìn)行查詢和統(tǒng)計，能夠快速獲取熱門商品的評價信息和客戶的總體滿意度。4、（本題5分）在一個在線視頻平臺中，需要管理視頻信息、用戶觀看歷史、視頻評論和點贊等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持視頻的上傳、刪除、查找和播放，用戶觀看歷史的記錄，視頻評論的管理和點贊數(shù)的統(tǒng)計，并能夠根據(jù)用戶行為推薦相關(guān)視頻。5、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要管理公交線路、站點和車輛調(diào)度信息。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)線路的添加、刪除、查找和修改操作，能夠快速查詢某個站點經(jīng)過的公交線路和車輛實時調(diào)度情況，并優(yōu)化車輛調(diào)度以提高公交系統(tǒng)的運行效率。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個用鏈表實現(xiàn)的棧，解釋其入棧和出棧操作的基本原理，并說明在什么情況下可能會出現(xiàn)棧溢出或棧下溢的情況。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個具有n個頂點的有向圖中找出所有的孤立頂點。3、（本題5分）分析在字符串匹配中，基于字典樹的改進(jìn)算法和應(yīng)用。4、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點