北京化工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)北京化工大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(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)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(yuǎn)程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計(jì)和通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。2、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)調(diào)整中，如動(dòng)態(tài)數(shù)組和動(dòng)態(tài)鏈表，需要注意一些問題。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)調(diào)整的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.動(dòng)態(tài)數(shù)組在需要擴(kuò)展時(shí)，通常需要重新分配更大的連續(xù)內(nèi)存空間，并將原數(shù)據(jù)復(fù)制過去B.動(dòng)態(tài)鏈表在插入和刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)，只需要修改指針，不需要移動(dòng)大量的數(shù)據(jù)，效率較高C.動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮內(nèi)存分配和釋放的開銷，避免頻繁的操作導(dǎo)致性能下降D.動(dòng)態(tài)調(diào)整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在任何情況下都能自動(dòng)適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化，不需要手動(dòng)干預(yù)和優(yōu)化3、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)。4、樹的存儲(chǔ)方式有多種，如雙親表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假設(shè)要快速找到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，以下哪種存儲(chǔ)方式可能最為合適？（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟動(dòng)降溫設(shè)備。6、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)7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開關(guān)和電阻網(wǎng)絡(luò)的程控增益放大器，實(shí)現(xiàn)增益的程控調(diào)節(jié)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像壓縮與解壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的高效存儲(chǔ)和傳輸。9、利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別特定的語(yǔ)音指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。10、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的氣體傳感器系統(tǒng)，能夠檢測(cè)甲醛、苯等有害氣體濃度。11、在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)需要共享和同步數(shù)據(jù)，同時(shí)要處理數(shù)據(jù)的沖突和一致性問題。為了實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)共享和一致性維護(hù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能是最關(guān)鍵的？（）A.分布式哈希表和一致性哈希算法B.分布式鏈表和鎖機(jī)制C.分布式隊(duì)列和消息傳遞D.分布式棧和版本控制12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠?qū)⒒旌弦纛l中的不同聲源分離出來。13、在一個(gè)哈希表中，解決沖突的方法有多種，以下哪種方法在處理沖突時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致“二次聚集”現(xiàn)象？（）A.線性探測(cè)法B.鏈地址法C.再哈希法D.建立公共溢出區(qū)14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行灰度化、濾波、邊緣檢測(cè)等基本操作，顯示處理結(jié)果。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是重要的指標(biāo)，以下關(guān)于它們的說法，錯(cuò)誤的是：（）A.時(shí)間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的時(shí)間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行所需的存儲(chǔ)空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.優(yōu)先考慮時(shí)間復(fù)雜度較低的算法，空間復(fù)雜度可以忽略不計(jì)D.對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，可能需要在時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度之間進(jìn)行權(quán)衡16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。17、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18、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述中，不正確的是（）A.深度優(yōu)先搜索使用棧來實(shí)現(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)B.深度優(yōu)先搜索可能會(huì)陷入死循環(huán)，廣度優(yōu)先搜索不會(huì)C.對(duì)于同一個(gè)圖，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定相同D.這兩種算法都可以用于求解圖的連通性問題19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水中的溶解氧、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。20、字符串是一種常見的數(shù)據(jù)類型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的問題。關(guān)于樸素的模式匹配算法，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.時(shí)間復(fù)雜度較高B.從主串的第一個(gè)字符開始依次匹配C.每次匹配失敗后，模式串需要回溯到起始位置D.是一種高效的模式匹配算法21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示停車場(chǎng)內(nèi)的車位占用情況，并引導(dǎo)車輛快速找到空閑車位。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于形態(tài)學(xué)處理的圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，分析處理效果和算法復(fù)雜度。23、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用等精度測(cè)量法，測(cè)量范圍為10Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。24、對(duì)于一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的循環(huán)隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)尾指針rear等于數(shù)組的最大下標(biāo)時(shí)，若要進(jìn)行入隊(duì)操作，需要進(jìn)行的處理是？（）A.rear重置為0B.rear保持不變C.擴(kuò)充數(shù)組容量D.無法再入隊(duì)25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能手表，能夠顯示時(shí)間、日期、天氣信息，監(jiān)測(cè)心率、運(yùn)動(dòng)步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在一個(gè)雙向鏈表中，如何刪除一個(gè)指定的結(jié)點(diǎn)？請(qǐng)給出具體的算法步驟和代碼示例。2、（本題5分）解釋并舉例說明在樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，孩子兄弟表示法的原理和優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）論述在字符串匹配的模糊匹配中，如何實(shí)現(xiàn)近似匹配和相似度計(jì)算。4、（本題5分）解釋如何合并兩個(gè)有序鏈表為一個(gè)有序鏈表，分析算法的步驟和時(shí)間復(fù)雜度。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在堆中進(jìn)行刪除操作時(shí)，設(shè)計(jì)算法保持堆的性質(zhì)，測(cè)試其在不同數(shù)據(jù)規(guī)模下的性能。2、（本題5分）研究伸展樹在頻繁插入和刪除交替情況下的性能，提出改進(jìn)措施。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)n叉樹中計(jì)算葉子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，判斷給定的二叉樹是否為完全二叉樹，并輸出判斷結(jié)果。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)學(xué)校的學(xué)生選課沖突檢測(cè)系統(tǒng)，避免學(xué)生選課時(shí)間沖突。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的藥品庫(kù)存管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)藥品信息，如藥品編號(hào)、藥品名稱、藥品規(guī)格、庫(kù)存數(shù)量、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定藥品、按照庫(kù)存數(shù)量對(duì)藥品進(jìn)行排序、進(jìn)行藥品的入庫(kù)和出庫(kù)操作、提醒即將過期藥品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。2、（本題10分）在一個(gè)在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點(diǎn)、住宿、交通等安排。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)用戶的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評(píng)價(jià)，能夠根據(jù)用戶需求提