吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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2分，共30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、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，錯誤的是（）A.棧的操作遵循后進(jìn)先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時間復(fù)雜度都為O(1)C.?？梢杂脭?shù)組或鏈表來實現(xiàn)D.棧只能用于實現(xiàn)簡單的數(shù)值計算，不能用于復(fù)雜的算法2、設(shè)計一個太陽能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。3、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，能夠在視頻中實時跟蹤特定目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。4、遞歸是一種編程技術(shù)，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中經(jīng)常用到。以下關(guān)于遞歸的描述，錯誤的是：（）A.遞歸函數(shù)直接或間接調(diào)用自身B.遞歸算法通常比非遞歸算法更簡潔易懂C.遞歸算法的執(zhí)行效率總是高于非遞歸算法D.遞歸在處理某些問題時，如樹和圖的遍歷，非常方便5、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關(guān)于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點開始，逐步計算到其他頂點的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點的距離值來找到最短路徑D.算法的時間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n是頂點的數(shù)量6、設(shè)計一個簡單的數(shù)字存儲示波器，能夠采集和顯示輸入信號的波形，包括硬件采集電路和軟件顯示界面的設(shè)計。7、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實時濾波，給出硬件設(shè)計和濾波算法優(yōu)化。8、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于火災(zāi)預(yù)警的煙霧傳感器系統(tǒng)，能夠及時發(fā)出報警信號。9、使用集成電路設(shè)計一個音頻功率放大器，要求輸出功率達(dá)到一定值，同時具有良好的音質(zhì)和低噪聲。10、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行短距離傳輸。11、假設(shè)要實現(xiàn)一個文本編輯器中的撤銷和重做功能，需要能夠高效地存儲操作歷史，并支持快速的回退和前進(jìn)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳選擇？（）A.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的操作歷史，擴(kuò)展困難B.雙向鏈表，方便在兩端進(jìn)行插入和刪除操作，適合存儲操作歷史C.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不太適合存儲簡單的操作歷史D.哈希表，查找效率高，但不便于維護(hù)操作的順序12、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個校園智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲。13、設(shè)計一個太陽能路燈控制器智能管理電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和節(jié)能控制等功能。14、設(shè)計一個基于STM32單片機(jī)的心率監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集人體心率數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP進(jìn)行顯示和分析。15、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于橋梁健康監(jiān)測的應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測橋梁的受力情況。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述如何使用隨機(jī)化快速排序優(yōu)化普通快速排序在某些特殊情況下的性能。2、（本題5分）詳細(xì)闡述B樹中節(jié)點的分裂和合并操作，以及如何保證樹的平衡性和查找性能。3、（本題5分）詳細(xì)論述在利用二叉樹進(jìn)行按層遍歷的過程中，如何使用隊列實現(xiàn)，并處理空層的情況，給出具體的算法步驟和代碼實現(xiàn)。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線圖書館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態(tài)，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時間、應(yīng)還時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理借閱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)圖書的借閱、歸還、續(xù)借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統(tǒng)計逾期未還的圖書。2、（本題5分）某公司的客戶關(guān)系管理系統(tǒng)需要存儲客戶的基本信息、購買記錄、投訴建議和跟進(jìn)狀態(tài)等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)客戶信息的添加、刪除、查找和修改，購買記錄的分析，投訴建議的處理和跟進(jìn)狀態(tài)的更新，并能夠?qū)蛻暨M(jìn)行分類和價值評估。3、（本題5分）在一個圖書館的文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)中，需要記錄文獻(xiàn)信息、分類目錄和檢索歷史。文獻(xiàn)信息包括文獻(xiàn)ID、文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關(guān)鍵詞、檢索時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)，實現(xiàn)文獻(xiàn)的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據(jù)檢索歷史推薦相關(guān)文獻(xiàn)。4、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄圖書的借閱者、借閱時間、應(yīng)還時間、是否逾期等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時提醒借閱者歸還圖書并統(tǒng)計圖書的借閱頻率。5、（本題5分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時間等。這些消息以環(huán)形隊列的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)送時間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個用戶未讀消息的數(shù)量；（4）當(dāng)隊列滿時，如何處理新的消息。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本