廣西制造工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷VIP

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（基于Python）》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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)正弦波信號(hào)發(fā)生器，輸出頻率在1kHz至100kHz連續(xù)可調(diào)，采用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試方法。2、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器失真補(bǔ)償電路，能夠?qū)Ψ糯笃鞯氖д孢M(jìn)行補(bǔ)償，提高音頻質(zhì)量。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能血壓計(jì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量血壓，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析功能。4、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)找出一個(gè)整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過(guò)一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過(guò)一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過(guò)遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過(guò)一半的元素C.棧，存儲(chǔ)元素并進(jìn)行比較，難以實(shí)現(xiàn)此功能D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計(jì)元素出現(xiàn)次數(shù)5、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(guò)程。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)換為適合示波器測(cè)量的信號(hào)，并且具有衰減和補(bǔ)償功能。7、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)控制加熱或制冷設(shè)備，保證環(huán)境溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。8、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都大于根節(jié)點(diǎn)值。假設(shè)存在一個(gè)二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點(diǎn)，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-609、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對(duì)于棧的操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.棧遵循先進(jìn)后出（FILO）的原則，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作B.可以使用數(shù)組或鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.棧的入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.棧的應(yīng)用非常廣泛，例如在表達(dá)式求值和函數(shù)調(diào)用中10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度、氣象條件等自動(dòng)控制灌溉，提供系統(tǒng)的硬件電路和控制策略。11、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠?qū)⑤斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行放大，輸出功率不小于10W，失真度小于1%，并具備音量調(diào)節(jié)功能。12、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)。13、在字符串匹配算法中，KMP算法是一種高效的算法，以下關(guān)于KMP算法的描述，不正確的是：（）A.KMP算法通過(guò)利用已經(jīng)匹配的部分信息，避免了不必要的回溯，提高了匹配效率B.KMP算法的時(shí)間復(fù)雜度主要取決于模式串的長(zhǎng)度，與主串的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)C.KMP算法的核心是計(jì)算模式串的next數(shù)組，用于確定匹配失敗時(shí)的移動(dòng)位置D.KMP算法在任何情況下的性能都優(yōu)于樸素的字符串匹配算法14、假設(shè)在一個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，需要?jiǎng)討B(tài)地分配和回收內(nèi)存塊，并且避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以用于實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)存管理？（）A.伙伴系統(tǒng)B.分頁(yè)存儲(chǔ)管理C.分段存儲(chǔ)管理D.段頁(yè)式存儲(chǔ)管理15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字示波器的觸發(fā)電路，能夠準(zhǔn)確捕捉輸入信號(hào)的特定特征，闡述觸發(fā)電路的原理和設(shè)計(jì)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻DAC轉(zhuǎn)換器電路，實(shí)現(xiàn)高保真音頻輸出，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)短距離數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率不低于1Mbps，有效傳輸距離不小于10米。18、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的多輸入多輸出（MIMO）傳輸方案，分析系統(tǒng)容量和誤碼率性能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。20、考慮一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，需要按照數(shù)據(jù)包到達(dá)的先后順序進(jìn)行處理，同時(shí)能夠在任意時(shí)刻獲取最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這種需求？（）A.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理數(shù)據(jù)包B.鏈表，順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包C.棧，先進(jìn)后出處理數(shù)據(jù)包D.環(huán)形隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出且循環(huán)利用空間21、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)智能監(jiān)測(cè)電路，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)溫度和液位的變化，并給出預(yù)警提示。22、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制功能的放大器，能夠根據(jù)輸入信號(hào)的幅度自動(dòng)調(diào)整增益，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試報(bào)告。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量0-30m/s的風(fēng)速，精度達(dá)到0.1m/s。24、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電控制器，能夠?qū)?2V的蓄電池進(jìn)行充電管理，實(shí)現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放保護(hù)，描述電路原理和控制策略。25、遞歸是一種編程技術(shù)，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中經(jīng)常用到。以下關(guān)于遞歸的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.遞歸函數(shù)直接或間接調(diào)用自身B.遞歸算法通常比非遞歸算法更簡(jiǎn)潔易懂C.遞歸算法的執(zhí)行效率總是高于非遞歸算法D.遞歸在處理某些問題時(shí)，如樹和圖的遍歷，非常方便二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是伸展樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其自調(diào)整的原理和優(yōu)勢(shì)，并闡述如何進(jìn)行插入和查找操作。2、（本題5分）解釋在一個(gè)帶權(quán)有向圖中，如何使用迪杰斯特拉算法求解單源最短路徑問題。3、（本題5分）探討在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中，如何判斷是否存在負(fù)權(quán)回路。4、（本題5分）解釋什么是基數(shù)樹（RadixTree）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行插入和查找操作。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)插入排序的優(yōu)化版本，提高排序效率并展示過(guò)程和結(jié)果。2、（本題5分）使用雙向鏈表和克魯斯卡爾算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)智能交通系統(tǒng)中的車輛通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建最優(yōu)連接，提高通信效率。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表，處理沖突采用鏈地址法，實(shí)現(xiàn)插入、查找和刪除操作，并分析其性能。4、（本題5分）基于字典樹和克魯斯卡爾算法，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建最優(yōu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)連接方案。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用Johnson算法求解給定無(wú)向圖中所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑，輸出最短路徑矩陣。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某音樂平臺(tái)需要對(duì)用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等?？紤]使用左偏樹來(lái)存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對(duì)用戶的歌曲進(jìn)行排序。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某