江西農業(yè)大學南昌商學院《數(shù)據(jù)結構及應用算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構及應用算法》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25個小題，每小題1分，共25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、假設要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內存空間以存儲經常訪問的數(shù)據(jù)。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據(jù)結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數(shù)組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表2、運用電子信息工程知識，設計一個智能電網的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測、故障診斷和遠程控制。3、想象一個需要對一組數(shù)據(jù)進行范圍查詢（例如查找大于某個值且小于另一個值的數(shù)據(jù)）的場景，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最有效的？（）A.二叉搜索樹，通過中序遍歷可以實現(xiàn)范圍查詢，但效率一般B.線段樹，專門用于高效的區(qū)間查詢和更新C.哈希表，不便于進行范圍查詢D.隊列，先進先出，無法實現(xiàn)范圍查詢4、在一個實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要不斷地接收新的數(shù)據(jù)，并在固定的時間間隔內計算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標準差等統(tǒng)計信息。為了高效地完成這些計算，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最合適的？（）A.雙端隊列，存儲最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊列，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉存儲D.有序數(shù)組，便于進行統(tǒng)計計算5、在一個具有n個頂點和m條邊的無向圖中，使用鄰接表存儲，空間復雜度大約是多少？（）A.O(n+m)B.O(n^2)C.O(m^2)D.O(nm)6、設計一個基于數(shù)字電路的簡單密碼鎖系統(tǒng)，要求能夠通過輸入正確的數(shù)字密碼解鎖，密碼錯誤時有報警提示，且密碼可修改。7、設計一個基于鎖相環(huán)的時鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個設備的時鐘保持同步，同步精度不大于1μs。8、設計一個無線傳感器網絡中的能量有效數(shù)據(jù)采集方案，分析節(jié)點能耗和數(shù)據(jù)準確性。9、設計一個數(shù)字信號調制解調糾錯電路，能夠對調制解調過程中的錯誤進行檢測和糾正，提高通信的可靠性。10、設計一個基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠對輸入圖像進行任意比例的縮放，說明算法原理和硬件實現(xiàn)。11、對一組數(shù)據(jù)進行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時間復雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序12、設計一個用于電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)均衡充電和過充過放保護，闡述系統(tǒng)架構和控制策略。13、設計一個簡單的數(shù)字圖像加密和解密系統(tǒng)，采用加密算法保證圖像安全，給出系統(tǒng)設計和加密效果評估。14、根據(jù)數(shù)字電路原理，設計一個具有自動計數(shù)和顯示功能的電子計數(shù)器，可用于工業(yè)生產中的產品計數(shù)。15、在樹的遍歷方式中，前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷是常見的三種方式。對于這三種遍歷方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.前序遍歷首先訪問根節(jié)點，然后遞歸地遍歷左子樹和右子樹B.中序遍歷首先遞歸地遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點，最后遞歸地遍歷右子樹C.后序遍歷首先遞歸地遍歷左子樹和右子樹，然后訪問根節(jié)點D.對于同一棵樹，無論采用哪種遍歷方式，得到的節(jié)點序列都是相同的16、利用電力電子技術設計一個充電樁控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對電動汽車的充電管理和保護功能。17、設計一個數(shù)字溫度計液位計數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠將溫度計液位計的測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心進行實時監(jiān)測。18、設計一個基于藍牙低能耗（BLE）技術的健康監(jiān)測手環(huán)，能夠采集心率、血壓、步數(shù)等生理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP。19、在查找算法中，順序查找適用于各種情況。以下關于順序查找的描述，不正確的是：（）A.順序查找從數(shù)組的第一個元素開始，依次比較每個元素B.順序查找的時間復雜度為O(n)C.順序查找適用于有序和無序的數(shù)組D.順序查找在元素較多的情況下效率很高20、利用集成電路設計方法，設計一款用于音頻播放設備的音頻功率放大器芯片，具備高效率和低失真的特性。21、設計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和交通流量自動調整信號燈的時長，同時具備故障檢測和報警功能，提供硬件描述語言代碼和仿真結果。22、設計一個基于數(shù)字信號處理的語音加密與解密系統(tǒng)，保障語音通信的安全。23、設計一個可編程邏輯器件（PLD）實現(xiàn)的簡單數(shù)字邏輯功能，如加法器、計數(shù)器等，進行功能驗證和性能評估。24、設計一個數(shù)字時鐘收音機電路，能夠顯示時間、接收廣播信號并播放音頻，具有鬧鐘和定時關機功能。25、設計一個基于數(shù)字信號處理的音頻降噪耳機系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對音頻的干擾。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋并比較內部排序和外部排序的概念和方法，分析在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時外部排序的常用算法和策略。2、（本題5分）詳細說明在圖的存儲中，如何處理帶有多重邊和自環(huán)的情況。3、（本題5分）詳細描述哈夫曼樹的構建過程，以及如何通過哈夫曼樹進行編碼和解碼，解釋其在數(shù)據(jù)壓縮中的優(yōu)勢和應用場景。4、（本題5分）詳細闡述在具有n個頂點的有向圖中，如何判斷圖是否存在歐拉回路，并給出具體的算法思想和實現(xiàn)步驟。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用希爾排序算法對給定的數(shù)組進行排序，輸出排序后的數(shù)組。2、（本題5分）設計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)對一組數(shù)據(jù)的插入、刪除和遍歷操作，用戶可以動態(tài)地進行數(shù)據(jù)管理。3、（本題5分）設計一個哈希表程序，支持動態(tài)擴容和縮容，當元素數(shù)量超過一定閾值時自動擴容，刪除元素后空間利用率低時自動縮容。4、（本題5分）設計一個程序，用鄰接表表示一個帶權有向圖，實現(xiàn)SPFA算法求單源最短路徑。5、（本題5分）設計一個哈希表程序，采用開放尋址法的并行版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結果。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設計合適的數(shù)據(jù)結構和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。2、（本題10分）某公司的客戶關系管理系統(tǒng)需要存儲客戶的基本信息、購買記錄、投訴建議和跟進狀態(tài)等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，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狀態(tài)的更新，并能夠