新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法導(dǎo)論》2023-2024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20個(gè)小題，每小題2分，共40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)基于Zynq的異構(gòu)計(jì)算平臺，實(shí)現(xiàn)圖像處理和數(shù)據(jù)加密等功能，給出硬件架構(gòu)和軟件編程模型。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能寵物喂食器，能夠根據(jù)設(shè)定的時(shí)間和食量自動(dòng)為寵物投放食物，并通過手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。4、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設(shè)一個(gè)圖有100個(gè)頂點(diǎn)，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節(jié)省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲幕叶葓D像進(jìn)行實(shí)時(shí)邊緣檢測，采用Sobel算子，給出硬件架構(gòu)和Verilog代碼實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個(gè)電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。7、對于一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組，采用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其最壞情況下的比較次數(shù)為（）A.log?nB.nC.n/2D.log?n-18、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。以下關(guān)于堆的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.大頂堆中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都大于或等于其子節(jié)點(diǎn)的值，小頂堆則相反B.可以用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)堆，通過計(jì)算索引可以方便地進(jìn)行堆的操作C.堆排序利用堆的特性，將數(shù)組構(gòu)建成堆，然后依次取出堆頂元素得到排序結(jié)果D.堆的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(logn)，且堆的空間復(fù)雜度總是高于其他線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究中，算法分析是重要的環(huán)節(jié)。以下關(guān)于算法分析方法的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度B.可以通過實(shí)驗(yàn)測試來評估算法在不同規(guī)模輸入下的性能C.算法分析只需要關(guān)注平均情況，不需要考慮最壞情況D.可以通過對比不同算法的性能來選擇最優(yōu)算法10、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫的索引優(yōu)化模塊，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的分布和訪問模式選擇合適的索引結(jié)構(gòu)。如果數(shù)據(jù)的唯一性較高，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最佳選擇？（）A.B+樹索引，適合范圍查詢B.哈希索引，快速定位唯一值C.位圖索引，處理布爾值數(shù)據(jù)D.聚簇索引，按照數(shù)據(jù)物理存儲排序11、設(shè)計(jì)一個(gè)無線遙控器擴(kuò)展電路，能夠增加遙控器的控制距離和控制功能，控制距離在50米以上。12、在一個(gè)大規(guī)模的社交網(wǎng)絡(luò)分析中，需要快速找出兩個(gè)用戶之間的最短路徑以及共同的好友。為了有效地解決這類問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是常用的選擇？（）A.迪杰斯特拉算法使用的優(yōu)先隊(duì)列B.弗洛伊德算法使用的矩陣C.廣度優(yōu)先搜索使用的隊(duì)列D.深度優(yōu)先搜索使用的棧13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和錯(cuò)誤處理，給出硬件描述和測試方案。14、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊低功耗電路，能夠降低無線通信模塊的功耗，延長電池壽命。15、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻均衡器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整與存儲電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號自動(dòng)調(diào)整均衡器參數(shù)，并將參數(shù)存儲起來供下次使用。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字邏輯的電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统貓?bào)警等功能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。18、根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)校園無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，確保校園內(nèi)各個(gè)區(qū)域都能穩(wěn)定接入無線網(wǎng)絡(luò)。19、棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中有廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于棧和隊(duì)列應(yīng)用場景的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊(duì)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(duì)列不能同時(shí)用于一個(gè)程序中，會導(dǎo)致沖突D.棧和隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式20、選擇排序是另一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的說法，錯(cuò)誤的是：（）A.選擇排序每次從待排序序列中選擇最?。ɑ蜃畲螅┑脑?，放到已排序序列的末尾B.選擇排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序的空間復(fù)雜度較低二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）比較折半查找、順序查找和二叉排序樹查找三種查找算法的性能，包括時(shí)間復(fù)雜度和適用場景。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何使用Prim算法構(gòu)造最小生成樹，并分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和正確性。3、（本題5分）論述伸展樹在頻繁隨機(jī)訪問場景下的性能優(yōu)勢和潛在問題。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，實(shí)現(xiàn)對二叉搜索樹的平衡因子計(jì)算功能，輸入一棵二叉搜索樹輸出其每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平衡因子。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用貪心算法解決活動(dòng)選擇的最早結(jié)束時(shí)間優(yōu)先策略，輸出活動(dòng)安排。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，對給定的平衡二叉樹進(jìn)行插入操作，并保持其平衡特性，分析其時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲銀行賬戶的交易記錄，包括交易時(shí)間、金額、交易類型等，支持交易記錄的查詢和分析。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷給定的帶權(quán)有向圖是否存在負(fù)權(quán)回路，如果存在，輸出回路的路徑。四、綜合題（本大題共2個(gè)小題，共20分)1、（本題10分）在一個(gè)電商平臺的商品推薦系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史、購買記錄和相似用戶的行為來為用戶推薦商品。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成準(zhǔn)確的商品推薦列表，同時(shí)考慮實(shí)時(shí)更新和個(gè)性化需求。2、（本題10分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要對員工的績效評估和培訓(xùn)記錄進(jìn)行管理。員工信息