北京石油化工學院《數據結構與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京石油化工學院《數據結構與算法》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、設計一個基于單片機的智能垃圾桶，當垃圾裝滿時自動發(fā)送信號通知清理。2、在數據結構的選擇中，需要根據具體的應用場景和性能要求進行決策。假設我們要設計一個數據存儲方案。以下關于數據結構選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.如果需要頻繁進行插入和刪除操作，且對查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數據量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹是一個較好的選擇C.對于需要支持范圍查詢的數據，B+樹通常比二叉搜索樹更合適D.無論什么情況，選擇數據結構時只考慮操作的時間復雜度，不需要考慮空間復雜度3、設計一個基于無線傳感器網絡的森林火災監(jiān)測預警系統，能夠及時發(fā)現火災并發(fā)出警報。4、設計一個音頻混音器，能夠將多路音頻信號進行混合，給出系統方案和電路實現。5、運用電子信息工程知識，設計一個智能交通管理系統，包括交通信號燈控制、車輛流量監(jiān)測和違章抓拍等功能。6、在圖的算法中，最小生成樹算法用于構建連通圖的最小代價生成樹，以下關于最小生成樹算法的描述，正確的是：（）A.Prim算法和Kruskal算法都能得到圖的最小生成樹，但算法思想不同B.Prim算法從圖中的任意一個節(jié)點開始構建生成樹，Kruskal算法則從邊的集合開始C.最小生成樹的權值之和是唯一確定的，與算法的選擇無關D.對于稠密圖，Kruskal算法的效率高于Prim算法；對于稀疏圖，Prim算法更優(yōu)7、設計一個基于ADC和DAC的模擬信號采集與回放系統，采樣頻率不低于100kHz，量化精度為12位。8、在數據結構的遞歸操作中，需要注意遞歸的終止條件和?？臻g的使用。假設我們正在使用遞歸解決一個問題。以下關于遞歸的描述，哪一項是不準確的？（）A.遞歸函數必須有明確的終止條件，否則會導致無限遞歸B.遞歸調用會使用系統的?？臻g來保存中間結果和返回地址C.對于一些問題，使用迭代實現比遞歸實現效率更高D.遞歸總是比迭代更容易理解和實現，應該優(yōu)先使用遞歸9、設計一個數字頻率合成器，能夠輸出頻率在100kHz至10MHz范圍內連續(xù)可調的正弦波，給出系統架構和鎖相環(huán)參數計算。10、設計一個數字鑒相器，能夠測量兩個輸入信號的相位差，精度達到1度，給出電路結構和工作原理。11、設計一個基于PLC的自動化生產線控制系統，能夠實現對多個工位的順序控制、邏輯控制和故障診斷，提供控制程序和I/O分配表。12、設計一個基于霍爾傳感器的電機轉速測量系統，能夠準確測量電機的轉速，并將轉速數據實時顯示。13、考慮到一個視頻編碼系統，需要對連續(xù)的幀數據進行壓縮和存儲，同時能夠快速地讀取和解碼特定幀的數據。以下哪種數據結構可以用于優(yōu)化這個過程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數組D.棧14、設計一個數字信號處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時實現音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。15、若對一棵二叉排序樹進行中序遍歷，得到的序列是一個有序序列，這是因為二叉排序樹的定義具有以下哪個特性？（）A.左子樹節(jié)點值小于根節(jié)點值，右子樹節(jié)點值大于根節(jié)點值B.根節(jié)點值大于左子樹所有節(jié)點值，小于右子樹所有節(jié)點值C.每個節(jié)點的左子樹和右子樹的高度差不超過1D.所有節(jié)點的值互不相同二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）比較冒泡排序和堆排序在時間復雜度上的優(yōu)劣。2、（本題5分）詳細闡述哈夫曼樹的構建過程和原理，說明哈夫曼編碼的生成方法以及其在數據壓縮中的優(yōu)勢。3、（本題5分）論述在插入排序的改進算法中，如二分插入排序，如何提高插入效率。4、（本題5分）詳細闡述計數排序的局限性和適用條件。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個停車場管理系統需要存儲車位信息，包括車位編號、位置、是否占用、車輛牌照等。系統要能夠快速查找空閑車位、按照車位位置對車位進行排序、車輛入場和出場操作、修改車位的占用狀態(tài)。請選擇恰當的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，以及性能分析。2、（本題5分）一個在線課程平臺的作業(yè)管理系統需要記錄作業(yè)信息、學生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內容、截止時間，學生提交情況包括學生ID、作業(yè)ID、提交時間、提交內容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時間、批改分數、評語。請設計數據結構來管理作業(yè)數據，實現作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統計學生的作業(yè)完成情況。3、（本題5分）某城市的公交卡充值管理系統需要存儲充值記錄，包括充值編號、卡號、充值金額、充值時間等。系統要實現快速查找特定卡號的充值記錄、按照充值金額對記錄進行排序、新增充值、刪除錯誤充值記錄。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優(yōu)化策略。4、（本題5分）在一個在線考試的監(jiān)考系統中，需要實時記錄考生的答題情況、交卷時間、是否作弊等信息。設計數據結構來保障考試的公平性和數據的準確性，支持對考生答題過程的監(jiān)控和異常情況的處理。5、（本題5分）一個在線論壇需要管理帖子、回復、用戶信息和板塊分類等。設計一種數據結構來存儲這些信息，支持帖子的發(fā)布、刪除、查找和排序，回復的管理，用戶信息的存儲和權限設置，以及板塊的分類和管理，并能夠實現熱門帖子和最新回復的展示。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）優(yōu)化KMP算法的next數組計算方法，提高字符串匹配的效率，并進行性能測試。2、（本題1