太原師范學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無(wú)線鍵盤，能夠與計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)按鍵輸入功能。2、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序，需要存儲(chǔ)已經(jīng)訪問過的網(wǎng)頁(yè)URL，并快速判斷一個(gè)新的URL是否已經(jīng)被訪問過。由于需要處理大量的URL，內(nèi)存使用效率也很重要。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于解決這個(gè)問題？（）A.集合，快速判斷元素是否存在B.鏈表，順序存儲(chǔ)訪問過的URLC.棧，按照訪問順序存儲(chǔ)URLD.隊(duì)列，先進(jìn)先出地處理URL3、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，具有特定的性質(zhì)和用途。以下關(guān)于二叉搜索樹的描述，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，右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值B.對(duì)二叉搜索樹進(jìn)行中序遍歷，可以得到一個(gè)有序的序列C.二叉搜索樹的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度都是O(logn)D.二叉搜索樹一定是平衡的，即左右子樹的高度差不超過14、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。5、在樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷可以得到不同的節(jié)點(diǎn)訪問順序。以下關(guān)于這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景，描述錯(cuò)誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹的副本B.中序遍歷常用于對(duì)二叉搜索樹進(jìn)行排序操作C.后序遍歷常用于計(jì)算二叉樹中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景是固定的，不能相互替代6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)控制。7、設(shè)計(jì)一個(gè)5V轉(zhuǎn)1.8V的DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流不小于1A，效率達(dá)到90%以上，給出原理圖和元件選型。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)（PLL）的頻率合成器，輸出頻率范圍為100kHz至1GHz，頻率分辨率小于1kHz，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算過程。9、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器保護(hù)電路，能夠在功放出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切斷電源，保護(hù)揚(yáng)聲器和功放電路。10、設(shè)計(jì)一個(gè)電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準(zhǔn)功能。11、利用傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的開啟和關(guān)閉，并可以調(diào)節(jié)燈光亮度。12、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器校準(zhǔn)電路，能夠?qū)囟葌鞲衅鬟M(jìn)行校準(zhǔn)，提高測(cè)量精度。13、若要對(duì)n個(gè)不同的關(guān)鍵字進(jìn)行冒泡排序，在最壞情況下，其比較次數(shù)為？（）A.n(n-1)/2B.nlog2nC.n^2D.n14、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)15、字符串在計(jì)算機(jī)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(cuò)誤的是：（）A.字符串可以用字符數(shù)組或指針來(lái)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(shí)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(chǔ)方式會(huì)影響其操作的效率，例如使用動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的方式可以更靈活地處理長(zhǎng)度變化的字符串D.字符串的操作都是簡(jiǎn)單的基本運(yùn)算，其時(shí)間復(fù)雜度都為O(1)，與字符串的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)入庫(kù)、出庫(kù)和庫(kù)存盤點(diǎn)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)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(cè)試方法。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的智能空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣中的PM2.5、甲醛、TVOC等污染物濃度，并通過物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微波技術(shù)的無(wú)線充電系統(tǒng)，能夠?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備進(jìn)行高效、安全的無(wú)線充電。20、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于哈希表的性能，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.哈希函數(shù)的設(shè)計(jì)直接影響哈希表的性能，好的哈希函數(shù)可以減少?zèng)_突B.處理哈希沖突的方法有開放尋址法和鏈地址法等C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受表的裝填因子的影響，裝填因子可以任意取值21、考慮一個(gè)搜索引擎的索引構(gòu)建過程，需要對(duì)大量的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行分詞、索引和存儲(chǔ)，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(yè)。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22、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于100W，給出電路設(shè)計(jì)和散熱方案。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生頻率和占空比可調(diào)的方波脈沖信號(hào)，頻率范圍為1Hz-100kHz。24、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)公交換乘系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)各個(gè)公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲(chǔ)換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接25、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)交流-直流變換器（AC-DCConverter），實(shí)現(xiàn)將交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電源輸出。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組，如何使用冒泡排序算法進(jìn)行優(yōu)化以提高效率？2、（本題5分）解釋圖的最小生成樹問題的變體，如帶權(quán)有向圖的最小生成樹問題、次小生成樹問題等。3、（本題5分）在最短路徑問題中，解釋Dijkstra算法和Floyd算法的基本思想和實(shí)現(xiàn)步驟，比較它們?cè)诓煌愋蛨D上的應(yīng)用和效率。4、（本題5分）描述二叉樹的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索的實(shí)現(xiàn)過程及應(yīng)用場(chǎng)景。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹中節(jié)點(diǎn)分裂和合并保證樹結(jié)構(gòu)平衡的算法，并測(cè)試。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示物流網(wǎng)絡(luò)中的貨物配送優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)配送成本的最小化和時(shí)間的最短化功能。3、（本題5分）基于AVL樹結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用于存儲(chǔ)股票的價(jià)格信息，實(shí)現(xiàn)股票價(jià)格的插入、刪除和查找操作，并保持樹的平衡。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用普里姆算法構(gòu)建一個(gè)無(wú)向圖的最小生成樹，并輸出其邊的集合。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一個(gè)在線游戲的角色屬性信息，支持角色的升級(jí)和屬性修改。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)中，需要存儲(chǔ)員工的信息，包括員工編號(hào)、姓名、部門、職位、工資、績(jī)效評(píng)估等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理員工數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定員工、按部門或職位分類、更新員工信息，并計(jì)算部門的平均工資。2、（本題10分）某電商倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)貨物的種類、數(shù)量、存放位置和入庫(kù)出庫(kù)時(shí)間等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)