煙臺大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁煙臺大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計(jì)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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)智能溫度傳感器，能夠通過數(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)。2、根據(jù)模擬電路理論，設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的生物電信號放大器，能夠放大微弱的生物電信號，如心電、腦電等。3、設(shè)計(jì)一個(gè)用于雷達(dá)測距的收發(fā)電路，能夠測量目標(biāo)距離并顯示，給出射頻電路設(shè)計(jì)和信號處理算法。4、設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路工藝中蝕刻工藝的參數(shù)監(jiān)測和控制系統(tǒng)，保證蝕刻質(zhì)量。5、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控家中情況，當(dāng)有異常時(shí)進(jìn)行圖像抓拍和報(bào)警。6、想象一個(gè)需要存儲和操作幾何圖形（如點(diǎn)、線、面）的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.空間索引（如R-tree），能夠高效地處理空間數(shù)據(jù)B.鏈表，對于復(fù)雜的幾何關(guān)系處理不便C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的幾何對象，不靈活D.棧，不適合存儲和操作幾何圖形7、基于通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信模塊，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器的燈光亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光亮度的平滑調(diào)節(jié)和記憶功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的智能門鎖系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)藍(lán)牙開鎖，并記錄開鎖日志，描述系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)電路，能夠?qū)⒍鄠€(gè)溫度傳感器連接起來，組成一個(gè)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和顯示功能。11、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12、設(shè)計(jì)一個(gè)自動控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時(shí)自動開門，一段時(shí)間后自動關(guān)門。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備之間的穩(wěn)定數(shù)據(jù)通信，考慮傳輸距離和數(shù)據(jù)速率。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻DAC的音頻播放系統(tǒng)，支持高保真音頻輸出，采樣率不低于44.1kHz。二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)二叉樹中進(jìn)行按層之字形遍歷（即奇數(shù)層從左到右，偶數(shù)層從右到左），給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）論述如何利用并查集解決島嶼數(shù)量問題，給出算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導(dǎo)致失衡后，如何進(jìn)行單旋轉(zhuǎn)和雙旋轉(zhuǎn)調(diào)整。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息、參與商品、優(yōu)惠規(guī)則和用戶參與情況等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)活動的創(chuàng)建、修改和刪除，參與商品的添加和刪除，優(yōu)惠規(guī)則的設(shè)置和計(jì)算，以及用戶參與情況的記錄和統(tǒng)計(jì)，并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控活動效果和調(diào)整策略。2、（本題5分）某城市的智能停車系統(tǒng)需要記錄停車場的位置、車位數(shù)量、占用情況和收費(fèi)信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，幫助用戶快速找到空閑車位并計(jì)算停車費(fèi)用。3、（本題5分）某城市的垃圾分類管理系統(tǒng)需要記錄垃圾投放點(diǎn)信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)垃圾投放點(diǎn)的管理，垃圾類型的分類和統(tǒng)計(jì)，分類情況的監(jiān)督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準(zhǔn)確性。4、（本題5分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要存儲患者的病歷信息，包含患者編號、姓名、性別、年齡、病癥、診斷結(jié)果、治療方案等。系統(tǒng)要支持快速檢索特定患者的病歷、按照病癥的嚴(yán)重程度對病歷進(jìn)行排序、添加新的病歷、刪除舊病歷以及更新病歷內(nèi)容。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明如何實(shí)現(xiàn)這些功能，包括算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評估。5、（本題5分）一個(gè)在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要對玩家的組隊(duì)信息進(jìn)行管理。組隊(duì)信息包括隊(duì)伍編號、隊(duì)員列表、隊(duì)伍狀態(tài)等。這些信息以稀疏矩陣的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)隊(duì)伍的隊(duì)員信息；（2）玩家加入或退出隊(duì)伍時(shí)更新矩陣；（3）按照隊(duì)伍人數(shù)對隊(duì)伍進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)空閑隊(duì)伍的數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序