昆明理工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2023-2024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2頁，共2頁昆明理工大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2023-2024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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉(zhuǎn)等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構(gòu)建和維護(hù)比較簡單，不需要復(fù)雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹2、設(shè)計一個基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時進(jìn)行報警并啟動降溫設(shè)備。3、設(shè)計一個射頻電路中的功率放大器線性化方案，提高放大器的線性度和效率。4、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調(diào)制方式。5、在一個有n個頂點(diǎn)的無向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)6、設(shè)計一個簡單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設(shè)計和解碼算法。7、設(shè)計一個基于無線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。8、假設(shè)在一個實(shí)時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實(shí)時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖9、假設(shè)正在設(shè)計一個內(nèi)存管理系統(tǒng)，需要有效地分配和回收內(nèi)存塊，并能夠快速地查找合適大小的空閑內(nèi)存區(qū)域。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決內(nèi)存管理的問題？（）A.伙伴系統(tǒng)和首次適應(yīng)算法B.堆排序和最佳適應(yīng)算法C.冒泡排序和最壞適應(yīng)算法D.快速排序和循環(huán)首次適應(yīng)算法10、假設(shè)正在開發(fā)一個文本編輯軟件，需要能夠快速地對輸入的文本進(jìn)行插入、刪除和查找操作。同時，要能夠高效地實(shí)現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲文本數(shù)據(jù)，操作簡單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進(jìn)行插入和刪除C.棧，用于實(shí)現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串11、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個交通流量統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計和分析。12、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)字頻率合成器，能夠產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定性的頻率信號。13、設(shè)計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。14、棧和隊列在計算機(jī)程序設(shè)計中有廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于棧和隊列應(yīng)用場景的描述，錯誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等C.棧和隊列不能同時用于一個程序中，會導(dǎo)致沖突D.棧和隊列可以用于實(shí)現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式15、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻降噪系統(tǒng)，分析降噪效果和對音質(zhì)的影響。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋二叉搜索樹的概念和特點(diǎn)，分析其查找、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度，并討論如何保持其平衡性。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個帶權(quán)有向圖中判斷是否存在負(fù)權(quán)回路。3、（本題5分）論述隊列的先進(jìn)先出特性，以及如何通過循環(huán)隊列實(shí)現(xiàn)高效的存儲和操作。4、（本題5分）深入解釋在隊列的實(shí)現(xiàn)中，循環(huán)隊列和鏈?zhǔn)疥犃械膮^(qū)別，以及它們在不同場景下的適用性。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(shí)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）某在線寵物領(lǐng)養(yǎng)平臺需要記錄寵物的信息、領(lǐng)養(yǎng)人的申請和審核狀態(tài)。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，確保寵物能夠找到合適的領(lǐng)養(yǎng)家庭。3、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息和參與用戶信息，活動信息包括活動ID、活動名稱、活動規(guī)則、開始時間、結(jié)束時間，參與用戶信息包括用戶ID、活動ID、參與時間。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動詳情、統(tǒng)計參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動，并在活動結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)清理。4、（本題5分）假設(shè)有一個電商網(wǎng)站，需要實(shí)時處理大量的訂單信息。訂單信息包括訂單號、商品名稱、購買數(shù)量、客戶姓名、收貨地址等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些訂單數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)訂單的快速插入、查找、修改和刪除操作，同時能夠高效地統(tǒng)計不同商品的銷售數(shù)量。5、（本題5分）一個在線訂餐平臺的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進(jìn)度、廚師分配和出餐時間。菜品制作進(jìn)度包括進(jìn)度ID、菜品ID、制作階段、完成時間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時間包括出餐ID、菜品ID、時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理廚房數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時間的準(zhǔn)確預(yù)測，并優(yōu)化廚房工作流程。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個算法，用鄰接矩陣表示一個無向圖，計算圖中任意兩個頂點(diǎn)之間的最短路徑長度。2、（本題10分）設(shè)計一個程