焦作工貿(mào)職業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁焦作工貿(mào)職業(yè)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實踐》

2023-2024學年第二學期期末試卷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、隊列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊列的描述，錯誤的是：（）A.隊列遵循先進先出（FIFO）原則，即最先入隊的元素最先出隊B.環(huán)形隊列可以有效地解決順序隊列中假溢出的問題，提高存儲空間的利用率C.隊列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊列的插入和刪除操作只能在隊頭和隊尾進行，不能在隊列中間進行，且其操作效率總是低于棧2、設(shè)計一個光耦隔離電路，實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，給出電路設(shè)計和性能測試結(jié)果。3、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對于棧的操作，以下描述哪一項是不正確的？（）A.棧遵循先進后出（FILO）的原則，只能在棧頂進行插入和刪除操作B.可以使用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.棧的入棧和出棧操作的時間復雜度均為O(1)D.棧的應用非常廣泛，例如在表達式求值和函數(shù)調(diào)用中4、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理中的圖像分割算法，如閾值分割或區(qū)域生長分割，在實際圖像上進行測試和優(yōu)化。5、設(shè)計一個用于智能電表的通信模塊，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計和通信協(xié)議實現(xiàn)。6、設(shè)計一個數(shù)字信號傳輸中的同步恢復電路，能夠從接收信號中準確恢復出同步信息，分析恢復的精度和穩(wěn)定性。7、若對一棵二叉排序樹進行中序遍歷，得到的序列是一個有序序列，這是因為二叉排序樹的定義具有以下哪個特性？（）A.左子樹節(jié)點值小于根節(jié)點值，右子樹節(jié)點值大于根節(jié)點值B.根節(jié)點值大于左子樹所有節(jié)點值，小于右子樹所有節(jié)點值C.每個節(jié)點的左子樹和右子樹的高度差不超過1D.所有節(jié)點的值互不相同8、設(shè)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)。9、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠快速準確地檢測出圖像的邊緣信息。10、使用集成電路設(shè)計一個乘法器，給出乘法運算的速度和精度要求，并進行電路設(shè)計和優(yōu)化。11、設(shè)計一個基于藍牙和傳感器的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)。12、設(shè)計一個光纖通信中的色散補償模塊，實現(xiàn)對色散的有效補償，分析系統(tǒng)性能改善情況。13、二叉搜索樹是一種具有特殊性質(zhì)的二叉樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的性質(zhì)，錯誤的是（）A.左子樹上所有節(jié)點的值均小于根節(jié)點的值B.右子樹上所有節(jié)點的值均大于根節(jié)點的值C.左右子樹也是二叉搜索樹D.中序遍歷二叉搜索樹得到的序列是降序的14、棧和隊列在計算機程序設(shè)計中有廣泛的應用。以下關(guān)于棧和隊列應用場景的描述，錯誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等C.棧和隊列不能同時用于一個程序中，會導致沖突D.棧和隊列可以用于實現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式15、設(shè)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(shè)置。16、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個升壓型直流-直流變換器（BoostConverter），并對其性能進行測試和優(yōu)化。17、考慮一個文件系統(tǒng)，需要有效地管理文件和目錄的結(jié)構(gòu)，支持快速的文件查找、創(chuàng)建和刪除操作。對于這樣的文件系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是核心的組成部分？（）A.目錄樹，組織文件和目錄的層次結(jié)構(gòu)B.鏈表，存儲文件的屬性信息C.棧，處理文件操作的順序D.隊列，管理文件的訪問請求18、設(shè)計一個音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計和熱分析。19、動態(tài)數(shù)組是一種可以動態(tài)調(diào)整大小的數(shù)組。以下關(guān)于動態(tài)數(shù)組的描述，錯誤的是：（）A.動態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動增加或減少存儲空間B.動態(tài)數(shù)組在插入元素時可能需要重新分配內(nèi)存C.動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)通常基于靜態(tài)數(shù)組D.動態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組20、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準確性和效率。21、考慮一個航班預訂系統(tǒng)，需要存儲不同航班的信息，包括航班號、起降時間、座位數(shù)量等，并能夠快速地根據(jù)航班號、起降地點等條件進行查詢和預訂操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最優(yōu)的？（）A.二分查找算法和二叉搜索樹B.哈希表和線性探測解決沖突C.冒泡排序和鏈表D.選擇排序和數(shù)組22、設(shè)計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時間和鬧鐘功能。23、設(shè)計一個數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至360度的相移，精度為1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制邏輯。24、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。25、設(shè)計一個基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。26、考慮到一個航班預訂系統(tǒng)，需要快速查找和預訂特定日期和航線的航班座位。同時，還需要能夠根據(jù)座位的可用性進行靈活的分配和調(diào)整。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠滿足這樣復雜的需求？（）A.線段樹B.二叉堆C.哈希表結(jié)合鏈表D.跳表結(jié)合平衡樹27、設(shè)計一個基于模擬乘法器和運放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。28、設(shè)計一個無線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達到100米，詳細闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)。29、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)。30、使用單片機設(shè)計一個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠檢測水中的酸堿度、溶解氧等參數(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個學校的社團管理系統(tǒng)需要存儲社團的信息，如社團編號、社團名稱、社團負責人、社團成員名單、活動安排等。系統(tǒng)要支持快速查找特定社團、按照社團成員數(shù)量對社團進行排序、社團納新和退社操作、修改社團活動安排。請選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。2、（本題5分）一個大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓記錄和績效考核等。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類報表，并支持員工信息的更新和刪除操作。3、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對包裹的運輸路徑和狀態(tài)進行管理。包裹信息包括包裹編號、起始地、目的地、當前位置、狀態(tài)等。這些信息以雙端隊列的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個包裹的當前位置和狀態(tài)；（2）包裹到達一個新的地點時更新其信息；（3）按照目的地對包裹進行排序；（4）統(tǒng)計處于運輸中、已送達和異常狀態(tài)的包裹數(shù)量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）在一個大型企業(yè)的項目管理系統(tǒng)中，需要記錄項目信息、任務(wù)分配和進度情況。項目信息包括項目ID、項目名稱、負責人、開始時間、結(jié)束時間，任務(wù)分配包括任務(wù)ID、項目ID、責任人、任務(wù)描述，進度情況包括任務(wù)ID、完成百分比、更新時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理項目數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目的查詢、任務(wù)的跟蹤、進度的更新，并生成項目進度報告。5、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法求解最大生成樹，并說明與求解最小生成樹的區(qū)別。2、（本題5分）論述并查集的基本操作（合并、查找）和優(yōu)化方法，以及在解決集合相關(guān)問題中的應用。3、（本題5分）詳細說明如何在一個有序數(shù)組中查找兩個數(shù)之差的絕對值最小的組合。4、（本題5分）