常州大學(xué)懷德學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能物流跟蹤系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤貨物的位置和狀態(tài)，提供物流信息查詢服務(wù)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。4、在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個(gè)特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n5、字典樹（Trie）是一種用于存儲(chǔ)字符串的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于字典樹的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.字典樹在查找、插入和刪除字符串時(shí)效率很高B.常用于文本自動(dòng)完成、詞頻統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用場(chǎng)景C.字典樹的空間利用率很高，適合存儲(chǔ)大量的字符串D.字典樹對(duì)于前綴匹配的查詢操作特別有效6、設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度傳感器，能夠通過(guò)數(shù)字接口輸出溫度數(shù)據(jù)，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設(shè)計(jì)。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于壓力傳感器的稱重系統(tǒng)，能夠測(cè)量較大物體的重量，并具有超載報(bào)警功能。8、在一個(gè)有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個(gè)特定元素，如果查找失敗，最終比較次數(shù)與數(shù)組長(zhǎng)度n的關(guān)系是：（）A.比較次數(shù)小于等于log?(n+1)B.比較次數(shù)等于nC.比較次數(shù)小于等于n/2D.比較次數(shù)小于等于n-19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙模塊和手機(jī)應(yīng)用的智能家居遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是常見的操作。假設(shè)我們正在動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配需要注意內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片的問題C.釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存時(shí)，必須使用對(duì)應(yīng)的釋放函數(shù)，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏D.只要程序正常結(jié)束，動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放，不需要手動(dòng)處理11、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器參數(shù)優(yōu)化電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)的特點(diǎn)自動(dòng)優(yōu)化濾波器的參數(shù)，提高音頻質(zhì)量。12、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器校準(zhǔn)電路，能夠?qū)囟葌鞲衅鬟M(jìn)行校準(zhǔn)，提高測(cè)量精度。13、考慮到一個(gè)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)管理，需要快速查找、插入和刪除文件和文件夾，并能夠方便地遍歷整個(gè)目錄層次。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)？（）A.三叉樹B.四叉樹C.N叉樹D.線段樹14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個(gè)輸入電壓的大小，并輸出相應(yīng)的高低電平信號(hào)。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他因素需要考慮。假設(shè)我們正在評(píng)估一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能。以下關(guān)于性能評(píng)估的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、代碼的可讀性和可維護(hù)性也會(huì)影響其在實(shí)際應(yīng)用中的性能B.不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生影響C.對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)，平均性能比最壞性能更重要D.只需要關(guān)注數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在理論上的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境對(duì)性能影響不大16、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的語(yǔ)音指令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，說(shuō)明系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。17、二叉樹常用于實(shí)現(xiàn)查找操作，以下關(guān)于二叉樹查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹的查找效率與樹的高度成正比，樹越高查找越慢B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉樹C.滿二叉樹的查找效率最高，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)最規(guī)整D.無(wú)論二叉樹的結(jié)構(gòu)如何，查找操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(n)18、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器和分配器，能夠根據(jù)控制信號(hào)選擇和分配輸入數(shù)據(jù)。19、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)交流-直流變換器（AC-DCConverter），實(shí)現(xiàn)將交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電源輸出。20、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中圖像特征提取和分類系統(tǒng)，分析特征的有效性和分類準(zhǔn)確率。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明最短路徑問題的定義，以及Dijkstra算法和Floyd算法在解決不同類型最短路徑問題中的應(yīng)用。2、（本題5分）論述哈夫曼樹的構(gòu)建過(guò)程及其在數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用原理，說(shuō)明為什么哈夫曼編碼能夠?qū)崿F(xiàn)高效壓縮。3、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的節(jié)點(diǎn)替換問題、樹的結(jié)構(gòu)調(diào)整問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）解釋如何判斷一個(gè)字符串是否為回文，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明快速排序算法的基本思想和步驟，并分析其在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度和平均情況下的時(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）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)無(wú)向圖中找出所有與指定頂點(diǎn)距離不超過(guò)k的頂點(diǎn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用迪杰斯特拉算法求解給定有向圖中某一頂點(diǎn)到其他頂點(diǎn)的最短路徑，并輸出路徑和距離。3、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)城市公園設(shè)施布局規(guī)劃系統(tǒng)，滿足游客的需求和設(shè)施的合理分布。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于二叉堆的優(yōu)先隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)更新操作。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用圖結(jié)構(gòu)表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和最短恢復(fù)路徑規(guī)劃。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要根據(jù)玩家的等級(jí)、職業(yè)和游戲目標(biāo)快速組成合適的隊(duì)伍。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，提高組隊(duì)效率和游戲體驗(yàn)。2、（本題10分）一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要管理用戶之間的好友關(guān)系。好友關(guān)系以鄰接表的形式存儲(chǔ)在圖結(jié)構(gòu)中。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）判斷兩個(gè)用戶是否為好友；（2）找出某個(gè)用戶的所有好友；（3）計(jì)算某個(gè)用戶的好友度數(shù)；（4）找出共同好友最多的兩個(gè)用戶。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度