北京師范大學《數(shù)據(jù)結構與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構與算法》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、設計一個數(shù)字頻率合成器擴展電路，能夠增加頻率合成器的輸出頻率范圍和精度，并且具有相位調制功能。2、在一個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)結構適合快速確定某個玩家應該屬于哪個組？（）A.平衡二叉樹B.哈希表C.堆D.圖3、考慮一個語音識別系統(tǒng)，需要對語音信號進行實時處理和分析，存儲語音片段的特征信息，并能夠快速地進行匹配和識別。對于這樣的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最適合的？（）A.循環(huán)鏈表，存儲連續(xù)的語音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問語音數(shù)據(jù)C.二叉堆，快速獲取重要的語音特征D.哈希桶，快速定位特定的語音特征4、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設備將溫度穩(wěn)定在設定值的±1℃范圍內。5、根據(jù)通信原理，設計一個衛(wèi)星通信地面接收站的前端電路，能夠接收和解調衛(wèi)星信號。6、設計一個智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)視頻監(jiān)控、入侵檢測和報警功能，給出系統(tǒng)的硬件架構和軟件實現(xiàn)方案。7、設計一個低通濾波器，采用無源濾波器設計，截止頻率為10kHz，通帶增益為1，阻帶衰減大于30dB，給出電路參數(shù)和性能測試。8、設計一個基于555定時器的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生頻率和占空比可調的方波脈沖信號，頻率范圍為1Hz-100kHz。9、設計一個數(shù)字圖像處理中的圖像超分辨率重建效果評估系統(tǒng)，分析重建質量。10、在一個需要快速判斷兩個字符串是否具有相同字符集合的場景中，以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用哈希表統(tǒng)計每個字符串中字符的出現(xiàn)次數(shù)，然后比較B.對字符串進行排序，然后比較排序后的結果C.使用樹存儲字符串的字符，然后進行比較D.通過棧對字符串進行處理和比較11、設計一個基于LoRa技術的遠距離無線傳輸系統(tǒng)，傳輸距離不小于5公里，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1kbps，說明系統(tǒng)架構和網(wǎng)絡配置。12、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設計一個數(shù)字濾波器，用于去除音頻信號中的噪聲，要求濾波器具有陡峭的截止頻率和較小的通帶波紋。13、設計一個無線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號，用于系統(tǒng)性能測試。14、設計一個數(shù)字通信中均衡器訓練和跟蹤模式的切換策略，分析對系統(tǒng)性能的影響。15、在數(shù)據(jù)結構中，線性表是一種基礎的數(shù)據(jù)結構。假設我們正在研究一個順序存儲的線性表。以下關于線性表的描述，哪一項是不準確的？（）A.順序存儲的線性表在插入和刪除元素時，可能需要移動大量元素，效率較低B.線性表的長度可以動態(tài)變化，根據(jù)需要增加或減少存儲的元素數(shù)量C.可以通過索引快速訪問順序存儲線性表中的任意元素D.順序存儲的線性表適合頻繁進行插入和刪除操作的場景二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）對于一個用鏈表實現(xiàn)的隊列，如何實現(xiàn)循環(huán)隊列的擴容操作，給出算法思路和代碼實現(xiàn)。2、（本題5分）詳細闡述如何使用選擇排序算法對一個具有n個元素的數(shù)組進行排序，給出算法步驟和時間復雜度分析。3、（本題5分）詳細闡述在圖的最短路徑算法中，如何處理動態(tài)的邊權值變化。4、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結構中棧的棧頂和棧底的概念，并說明在操作棧時如何維護棧頂和棧底。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線論壇需要存儲帖子和回復信息。每個帖子有帖子ID、標題、內容、作者、發(fā)布時間等，回復有回復ID、帖子ID、內容、回復者、回復時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理帖子和回復數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復，并統(tǒng)計每個主題的帖子數(shù)量。2、（本題5分）一個在線點餐系統(tǒng)需要記錄菜品信息和訂單信息。菜品包括菜品ID、菜品名稱、價格、圖片、描述等，訂單包括訂單ID、用戶ID、菜品列表、總價、下單時間等。設計數(shù)據(jù)結構來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢菜品、生成訂單、更新訂單狀態(tài)，并統(tǒng)計每種菜品的銷售數(shù)量。3、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要對客戶的賬戶信息進行高效處理。賬戶信息包括賬戶編號、客戶姓名、余額、交易記錄等?？紤]使用AVL樹來存儲這些信息。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）開戶，插入新賬戶信息；（2）銷戶，刪除指定賬戶信息；（3）查詢賬戶余額；（4）按照交易金額對賬戶進行排序。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）一個在線旅游預訂系統(tǒng)需要管理旅游線路、景點、酒店、游客預訂信息等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，實現(xiàn)旅游線路和景點的添加、刪除、查找和修改，酒店的預訂和評價管理，游客預訂信息的存儲和處理，并能夠根據(jù)游客的需求推薦合適的旅游線路和酒店。5、（本題5分）在一個在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設計數(shù)據(jù)結構來存儲用戶的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評價，能夠根據(jù)用戶需求提供合理的行程建議和優(yōu)化方案。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個算法，在字符串中查找第一個只出現(xiàn)一次的字符，輸出字符。2、（本題10分）設計一個程