江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第2頁(yè)，共2頁(yè)江西農(nóng)業(yè)大學(xué)南昌商學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲(chǔ)經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。為了有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊(duì)列結(jié)合樹(shù)D.堆結(jié)合鏈表2、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能電網(wǎng)的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)監(jiān)測(cè)、故障診斷和遠(yuǎn)程控制。3、想象一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍查詢（例如查找大于某個(gè)值且小于另一個(gè)值的數(shù)據(jù)）的場(chǎng)景，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有效的？（）A.二叉搜索樹(shù)，通過(guò)中序遍歷可以實(shí)現(xiàn)范圍查詢，但效率一般B.線段樹(shù)，專門用于高效的區(qū)間查詢和更新C.哈希表，不便于進(jìn)行范圍查詢D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，無(wú)法實(shí)現(xiàn)范圍查詢4、在一個(gè)實(shí)時(shí)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(shí)間間隔內(nèi)計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)信息。為了高效地完成這些計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.雙端隊(duì)列，存儲(chǔ)最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊(duì)列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉(zhuǎn)存儲(chǔ)D.有序數(shù)組，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算5、在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)和m條邊的無(wú)向圖中，使用鄰接表存儲(chǔ)，空間復(fù)雜度大約是多少？（）A.O(n+m)B.O(n^2)C.O(m^2)D.O(nm)6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電路的簡(jiǎn)單密碼鎖系統(tǒng)，要求能夠通過(guò)輸入正確的數(shù)字密碼解鎖，密碼錯(cuò)誤時(shí)有報(bào)警提示，且密碼可修改。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步，同步精度不大于1μs。8、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量有效數(shù)據(jù)采集方案，分析節(jié)點(diǎn)能耗和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。9、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)糾錯(cuò)電路，能夠?qū)φ{(diào)制解調(diào)過(guò)程中的錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)和糾正，提高通信的可靠性。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行任意比例的縮放，說(shuō)明算法原理和硬件實(shí)現(xiàn)。11、對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時(shí)間復(fù)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(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠監(jiān)測(cè)電池電壓、電流、溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)均衡充電和過(guò)充過(guò)放保護(hù)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和控制策略。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)和加密效果評(píng)估。14、根據(jù)數(shù)字電路原理，設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)計(jì)數(shù)和顯示功能的電子計(jì)數(shù)器，可用于工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品計(jì)數(shù)。15、在樹(shù)的遍歷方式中，前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷是常見(jiàn)的三種方式。對(duì)于這三種遍歷方式，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.前序遍歷首先訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)，然后遞歸地遍歷左子樹(shù)和右子樹(shù)B.中序遍歷首先遞歸地遍歷左子樹(shù)，然后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)，最后遞歸地遍歷右子樹(shù)C.后序遍歷首先遞歸地遍歷左子樹(shù)和右子樹(shù)，然后訪問(wèn)根節(jié)點(diǎn)D.對(duì)于同一棵樹(shù)，無(wú)論采用哪種遍歷方式，得到的節(jié)點(diǎn)序列都是相同的16、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)充電樁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的充電管理和保護(hù)功能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)液位計(jì)數(shù)據(jù)傳輸電路，能夠?qū)囟扔?jì)液位計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的健康監(jiān)測(cè)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C(jī)APP。19、在查找算法中，順序查找適用于各種情況。以下關(guān)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(gè)元素開(kāi)始，依次比較每個(gè)元素B.順序查找的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找適用于有序和無(wú)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(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一款用于音頻播放設(shè)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(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)間段和交通流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)具備故障檢測(cè)和報(bào)警功能，提供硬件描述語(yǔ)言代碼和仿真結(jié)果。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語(yǔ)音加密與解密系統(tǒng)，保障語(yǔ)音通信的安全。23、設(shè)計(jì)一個(gè)可編程邏輯器件（PLD）實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單數(shù)字邏輯功能，如加法器、計(jì)數(shù)器等，進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能評(píng)估。24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘收音機(jī)電路，能夠顯示時(shí)間、接收廣播信號(hào)并播放音頻，具有鬧鐘和定時(shí)關(guān)機(jī)功能。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻降噪耳機(jī)系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對(duì)音頻的干擾。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋并比較內(nèi)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(shí)外部排序的常用算法和策略。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在圖的存儲(chǔ)中，如何處理帶有多重邊和自環(huán)的情況。3、（本題5分）詳細(xì)描述哈夫曼樹(shù)的構(gòu)建過(guò)程，以及如何通過(guò)哈夫曼樹(shù)進(jìn)行編碼和解碼，解釋其在數(shù)據(jù)壓縮中的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個(gè)頂點(diǎn)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(shí)現(xiàn)步驟。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)程序，使用希爾排序算法對(duì)給定的數(shù)組進(jìn)行排序，輸出排序后的數(shù)組。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用鏈表實(shí)現(xiàn)對(duì)一組數(shù)據(jù)的插入、刪除和遍歷操作，用戶可以動(dòng)態(tài)地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和縮容，當(dāng)元素?cái)?shù)量超過(guò)一定閾值時(shí)自動(dòng)擴(kuò)容，刪除元素后空間利用率低時(shí)自動(dòng)縮容。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用鄰接表表示一個(gè)帶權(quán)有向圖，實(shí)現(xiàn)SPFA算法求單源最短路徑。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，采用開(kāi)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(guò)程和結(jié)果。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購(gòu)買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號(hào)、商品編號(hào)、瀏覽時(shí)間、購(gòu)買時(shí)間等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個(gè)性化的商品推薦，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。2、（本題10分）某公司的客戶關(guān)系管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)客戶的基本信息、購(gòu)買記錄、投訴建議和跟進(jìn)狀態(tài)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)客戶信息的添加、刪除、查找和修改，購(gòu)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