安徽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實驗》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁安徽大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實驗》2021-2022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一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、光照強度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。2、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，二叉樹是樹的一種特殊形式。在二叉樹中，每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點，分別稱為左子節(jié)點和右子節(jié)點。滿二叉樹是一種特殊的二叉樹，其所有的葉節(jié)點都在同一層，并且每個非葉節(jié)點都有兩個子節(jié)點。對于一個深度為4的滿二叉樹，其節(jié)點總數(shù)為：（）A.15B.16C.31D.323、設(shè)計一個程控衰減器，衰減量可在0至60dB范圍內(nèi)程控調(diào)節(jié)，精度為1dB，給出電路實現(xiàn)和控制邏輯。4、設(shè)計一個太陽能充電器電路，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能，為手機、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。5、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設(shè)一個圖有100個頂點，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節(jié)省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定6、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以動態(tài)調(diào)整大小并且能夠快速查找最大元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴展和修改可能是最合適的？（）A.最大堆B.最小堆C.鏈表D.數(shù)組7、設(shè)計一個數(shù)字頻率計數(shù)器擴展電路，能夠?qū)㈩l率計的測量范圍擴展到1GHz，精度為±1Hz。8、設(shè)計一個基于運放的指數(shù)放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號的指數(shù)放大，放大倍數(shù)可調(diào)，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。9、設(shè)計一個基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。10、在選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.如果需要頻繁地在頭部和尾部進行插入和刪除操作，雙端隊列可能是一個合適的選擇B.當(dāng)數(shù)據(jù)的查找操作遠多于插入和刪除操作，且數(shù)據(jù)量較大時，二叉搜索樹可能比鏈表更合適C.對于需要快速合并操作的場景，如多個有序序列的合并，優(yōu)先隊列可能是一個好的選擇D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇只取決于操作的類型和頻率，不需要考慮數(shù)據(jù)的特點和規(guī)模11、并查集是一種用于處理不相交集合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用并查集解決問題。以下關(guān)于并查集的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.并查集通過路徑壓縮和按秩合并兩種優(yōu)化方法提高操作效率B.可以使用并查集判斷兩個元素是否屬于同一個集合C.并查集的查找操作的時間復(fù)雜度在經(jīng)過優(yōu)化后可以達到O(1)D.并查集只能用于處理整數(shù)元素，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)12、設(shè)計一個通信系統(tǒng)擴頻模塊的性能測試方案，包括擴頻增益、抗干擾能力等指標(biāo)的測量。13、設(shè)計一個基于51單片機的智能安防系統(tǒng)，能夠檢測門窗的開關(guān)狀態(tài)、人體紅外信號，并通過GSM模塊發(fā)送報警短信。14、設(shè)計一個具有自動切換功能的電源系統(tǒng)，能夠在市電和備用電源之間自動切換，保證設(shè)備的正常供電，包括電路設(shè)計和控制邏輯。15、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實現(xiàn)LRU（最近最少使用）頁面置換算法？（）A.隊列B.棧C.哈希表D.雙向鏈表16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，以下關(guān)于時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的說法，不正確的是：（）A.時間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法所需存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度17、在樹結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。假設(shè)我們正在研究一個滿二叉樹。以下關(guān)于二叉樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.滿二叉樹的葉子節(jié)點都在同一層，且非葉子節(jié)點都有兩個子節(jié)點B.二叉樹的遍歷方式包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，它們的時間復(fù)雜度相同C.二叉查找樹的左子樹中的節(jié)點值均小于根節(jié)點值，右子樹中的節(jié)點值均大于根節(jié)點值D.平衡二叉樹在插入和刪除節(jié)點時不需要進行調(diào)整，始終保持平衡狀態(tài)18、假設(shè)要對一組整數(shù)進行排序，這些整數(shù)的范圍較?。ɡ?到100），并且數(shù)據(jù)量較大。以下哪種排序算法在這種情況下可能表現(xiàn)最佳？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.計數(shù)排序19、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個電壓基準(zhǔn)源，提供穩(wěn)定的參考電壓，具有低溫度系數(shù)和高電源抑制比。20、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數(shù)組而不是鏈表的是（）A.頻繁進行插入和刪除操作B.事先不知道數(shù)據(jù)的規(guī)模大小C.需要快速隨機訪問元素D.內(nèi)存空間有限二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，刪除操作后如何恢復(fù)樹的平衡且不破壞中序遍歷的性質(zhì)。2、（本題5分）論述在哈希表中，當(dāng)沖突發(fā)生時，如何選擇合適的沖突解決方法以提高性能。3、（本題5分）詳細說明如何在一個具有n個頂點的有向圖中，使用Dijkstra算法求解單源最短路徑問題，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個有向圖中找出所有長度大于k的簡單回路。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)插入排序的并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個字符串中找出所有由相同字符組成的子串。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，通過字典樹實現(xiàn)對大量字符串的快速檢索和分類。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆排序算法對一組結(jié)構(gòu)體（包含員工的姓名和工資）按照工資進行排序。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個超市的促銷活動管理系統(tǒng)需要存儲促銷活動的信息，如活動編號、活動名稱、活動時間、優(yōu)惠方式、參與商品等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷活動、按照活動時間對活動進行排序、新增促銷活動、修改活動規(guī)則、結(jié)束活動。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、（本題10分）一個電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦