寧夏財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁(yè)，共2頁(yè)寧夏財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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STM32微控制器的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。2、設(shè)計(jì)一個(gè)用于光伏發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，給出控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。3、在一個(gè)在線游戲的玩家匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的技能水平將他們分組。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合快速確定某個(gè)玩家應(yīng)該屬于哪個(gè)組？（）A.平衡二叉樹(shù)B.哈希表C.堆D.圖4、使用電力電子器件設(shè)計(jì)一個(gè)降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計(jì)和效率分析。5、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)文件系統(tǒng)，需要快速查找文件的目錄信息，并且支持文件和目錄的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合用于存儲(chǔ)目錄結(jié)構(gòu)的？（）A.平衡二叉樹(shù)，保持查找效率平衡B.紅黑樹(shù)，自平衡的二叉搜索樹(shù)C.B樹(shù)，適合外存存儲(chǔ)和大量數(shù)據(jù)查找D.哈希表，快速定位目錄項(xiàng)6、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.跳表通過(guò)在鏈表中增加多層索引來(lái)提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹(shù)D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率7、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻率字典來(lái)存儲(chǔ)字符出現(xiàn)的頻率，以便進(jìn)行編碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)頻率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索樹(shù)C.紅黑樹(shù)D.跳表8、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于基準(zhǔn)和大于基準(zhǔn)兩部分，然后對(duì)這兩部分分別排序B.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlog?n)，但在最壞情況下為O(n2)C.快速排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.快速排序每次都能將數(shù)組均勻地分成兩部分9、基于通信糾錯(cuò)編碼和交織技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)抗衰落通信系統(tǒng)，提高在惡劣信道條件下的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。10、棧是一種特殊的線性結(jié)構(gòu)，遵循后進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)程序中使用了棧來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以下關(guān)于棧的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.棧可以用于實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用時(shí)的參數(shù)傳遞和局部變量存儲(chǔ)B.入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)C.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)D.棧的存儲(chǔ)空間大小是固定的，無(wú)法動(dòng)態(tài)擴(kuò)展11、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中上行鏈路和下行鏈路的功率分配方案，考慮鏈路預(yù)算和干擾情況。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)，能夠測(cè)量0-10kg的物體重量，精度達(dá)到1g。13、設(shè)計(jì)一個(gè)高通數(shù)字濾波器，截止頻率為1kHz，采樣頻率為4kHz，采用雙線性變換法進(jìn)行設(shè)計(jì)。14、考慮到一個(gè)視頻編碼系統(tǒng)，需要對(duì)連續(xù)的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，同時(shí)能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于優(yōu)化這個(gè)過(guò)程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧15、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療成像設(shè)備的高壓電源電路，提供穩(wěn)定的高電壓輸出。16、考慮一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖（DAG），假設(shè)需要對(duì)其進(jìn)行拓?fù)渑判颉Ｒ韵玛P(guān)于拓?fù)渑判虻慕Y(jié)果，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.結(jié)果是唯一的B.結(jié)果可能不唯一C.不存在拓?fù)渑判駾.以上說(shuō)法都不對(duì)17、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于SiC器件的高效功率轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為48V，輸出電壓為12V/10A，給出電路拓?fù)浜托阅軆?yōu)勢(shì)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID技術(shù)的物品識(shí)別與管理系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確地讀取標(biāo)簽信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。20、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點(diǎn)。以下關(guān)于迪杰斯特拉算法的描述，錯(cuò)誤的是（）A.它能求出從源點(diǎn)到其他所有頂點(diǎn)的最短路徑B.每次都選擇距離源點(diǎn)最近的未確定最短路徑的頂點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展C.算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(V2)，其中V是頂點(diǎn)的數(shù)量D.該算法不能處理帶有負(fù)權(quán)邊的圖21、考慮隊(duì)列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循先進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個(gè)銀行需要管理客戶的排隊(duì)等待服務(wù)，每個(gè)客戶按照到達(dá)的順序接受服務(wù)。為了有效地組織和管理客戶的等待過(guò)程，以下關(guān)于隊(duì)列的操作，哪個(gè)是最關(guān)鍵的（）A.隨機(jī)刪除隊(duì)列中的元素B.在隊(duì)列中間插入新的客戶C.讀取隊(duì)列頭部的客戶信息D.對(duì)隊(duì)列中的元素進(jìn)行排序22、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器，用于去除音頻信號(hào)中的噪聲，要求濾波器具有陡峭的截止頻率和較小的通帶波紋。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像邊緣檢測(cè)、特征提取和目標(biāo)識(shí)別等功能，提供算法流程和代碼實(shí)現(xiàn)。24、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和交通流量自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度。25、假設(shè)在一個(gè)資源分配系統(tǒng)中，有多個(gè)資源請(qǐng)求同時(shí)到達(dá)，系統(tǒng)需要根據(jù)資源的可用性和請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分配。為了有效地管理資源和請(qǐng)求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以幫助實(shí)現(xiàn)高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.鏈表集合D.樹(shù)狀數(shù)組26、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，將傳感器輸出的小信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)，給出電路設(shè)計(jì)和精度分析。27、設(shè)計(jì)一個(gè)智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控、入侵檢測(cè)和報(bào)警功能，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)方案。28、在排序算法的改進(jìn)和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點(diǎn)。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢(shì)，提高整體性能C.設(shè)計(jì)混合排序算法時(shí)，需要考慮不同算法之間的切換時(shí)機(jī)和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好29、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。關(guān)于堆的性質(zhì)和操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.堆分為最大堆和最小堆，最大堆中父節(jié)點(diǎn)的值大于子節(jié)點(diǎn)的值，最小堆中父節(jié)點(diǎn)的值小于子節(jié)點(diǎn)的值B.可以使用數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)堆，通過(guò)特定的公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置C.向堆中插入一個(gè)元素和刪除堆頂元素的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，其中n是堆中元素的數(shù)量D.堆排序是基于堆的一種排序算法，其時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低功耗和Wi-Fi的雙模通信模塊，實(shí)現(xiàn)靈活的通信方式選擇，描述模塊的硬件組成和通信協(xié)議。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)大型圖書(shū)館需要管理其海量的圖書(shū)信息，包括書(shū)名、作者、出版社、出版年份、館藏?cái)?shù)量等。這些信息以二叉搜索樹(shù)的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下操作：（1）插入一本新的圖書(shū)信息；（2）刪除某本指定的圖書(shū)信息；（3）查找某作者的所有圖書(shū)；（4）更新某本圖書(shū)的館藏?cái)?shù)量。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐外賣(mài)系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。3、（本題5分）一個(gè)在線房產(chǎn)中介系統(tǒng)需要管理房源信息、房東信息、租客需求、租賃合同等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)房源的發(fā)布、租客需求的匹配、合同的簽訂和管理，能夠保障交易的安全和透明。4、（本題5分）一個(gè)在線健身平臺(tái)需要管理用戶的健身計(jì)劃、運(yùn)動(dòng)記錄、飲食記錄和身體指標(biāo)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持健身計(jì)劃的制定和修改，運(yùn)動(dòng)和飲食記錄的錄入，身體指標(biāo)的測(cè)量和分析，并能夠根據(jù)用戶數(shù)據(jù)提供個(gè)性化的健身建議和目標(biāo)設(shè)定。5、（本題5分）假設(shè)一個(gè)視頻網(wǎng)站需要存儲(chǔ)大量的視頻信息和用戶的觀看記錄，視頻信息包括視頻ID、視頻名稱、時(shí)長(zhǎng)、上傳者、分類(lèi)等，觀看記錄包括用戶ID、視頻ID、觀看時(shí)間、觀看進(jìn)度等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理這些數(shù)據(jù)，能夠快速查找視頻、推薦相關(guān)視頻、統(tǒng)計(jì)視頻的觀看次數(shù)，并分析用戶的觀看偏好。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)鏈表中實(shí)現(xiàn)插入排序的優(yōu)化，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能改進(jìn)。2、（本題5分）解釋并舉例說(shuō)明在一個(gè)具有n個(gè)元素的順序表中，如何使用排序算法進(jìn)行數(shù)據(jù)去重。3、（本題5分