廣州城建職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁廣州城建職業(yè)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、假設(shè)正在設(shè)計一個公交換乘系統(tǒng)，需要存儲各個公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接2、根據(jù)電子電路原理，設(shè)計一個用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制器，提高太陽能的利用效率。3、使用單片機(jī)設(shè)計一個智能電子秤系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量物體重量，并具有去皮、計價等功能。4、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠?qū)⒒旌弦纛l中的不同聲源分離出來。5、設(shè)計一個基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和良好的線性度。6、設(shè)計一個音頻放大器噪聲抑制與功率擴(kuò)展電路，能夠降低放大器的噪聲水平，同時增加輸出功率。7、設(shè)計一個基于STM32單片機(jī)的心率監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集人體心率數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP進(jìn)行顯示和分析。8、設(shè)計一個基于51單片機(jī)的智能車庫門控制系統(tǒng)，能夠通過遙控器和手機(jī)APP控制車庫門的開啟和關(guān)閉，并具備防夾功能。9、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能尤為重要。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以顯著提高程序的性能，例如在頻繁插入和刪除的場景中使用鏈表而不是數(shù)組B.調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲方式，如使用壓縮存儲可以減少存儲空間，但可能會增加操作的時間復(fù)雜度C.利用緩存機(jī)制可以提高數(shù)據(jù)訪問的速度，但需要考慮緩存的命中率和替換策略D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化只需要關(guān)注時間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度可以忽略不計10、設(shè)計一個基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。11、設(shè)計一個數(shù)字溫度計，采用熱敏電阻傳感器，能夠測量0℃至100℃的溫度范圍，精度為0.1℃，說明硬件連接和信號處理。12、設(shè)計一個基于DSP的音頻降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲，給出算法實(shí)現(xiàn)和效果評估。13、設(shè)計一個基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和定位控制功能。14、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動中保持穩(wěn)定的通信連接。15、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行灰度化、濾波、邊緣檢測等基本操作，顯示處理結(jié)果。16、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準(zhǔn)元素，右邊部分的元素都大于等于基準(zhǔn)元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時間復(fù)雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)17、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)寫入和讀取，給出硬件設(shè)計和存儲性能測試。18、設(shè)計一個數(shù)字電壓表高精度測量電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的直流電壓測量，精度達(dá)到±0.01V。19、設(shè)計一個電子琴電路，能夠產(chǎn)生不同音符的聲音，具有音量調(diào)節(jié)、音色選擇等功能。20、運(yùn)用集成電路設(shè)計流程，設(shè)計一款用于工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應(yīng)特性。21、利用射頻技術(shù)設(shè)計一個Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行短距離傳輸。22、設(shè)計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，給出算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。23、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的描述，不正確的是：（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，然后對這兩部分分別進(jìn)行排序B.快速排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)C.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)24、在圖的存儲結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下關(guān)于它們的比較，錯誤的是：（）A.鄰接矩陣適合表示稠密圖，存儲空間開銷較大；鄰接表適合表示稀疏圖，存儲空間較節(jié)省B.對于判斷兩個節(jié)點(diǎn)是否有邊相連，鄰接矩陣的效率高于鄰接表C.在進(jìn)行圖的遍歷操作時，鄰接表的效率總是高于鄰接矩陣D.鄰接矩陣的空間復(fù)雜度為O(n^2)，鄰接表的空間復(fù)雜度與邊的數(shù)量有關(guān)25、遞歸是一種在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中常用的技術(shù)。以下關(guān)于遞歸的描述，錯誤的是：（）A.遞歸是指函數(shù)在其內(nèi)部調(diào)用自身的過程，常用于解決具有重復(fù)子問題的問題B.遞歸函數(shù)需要有終止條件，否則會導(dǎo)致無限遞歸，造成程序崩潰C.遞歸在處理樹形結(jié)構(gòu)和分治算法時非常方便，但可能會導(dǎo)致棧溢出的問題D.遞歸的執(zhí)行效率總是高于非遞歸的實(shí)現(xiàn)方式，因此在所有情況下都應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸26、設(shè)計一個圖像處理中的顏色空間轉(zhuǎn)換模塊，能夠在不同顏色模型之間進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，進(jìn)行誤差分析。27、設(shè)計一個基于運(yùn)放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號質(zhì)量。28、歸并排序同樣是一種分治算法，它將數(shù)組不斷地分成兩半，然后將兩半合并成一個有序的數(shù)組。歸并排序的空間復(fù)雜度主要取決于：（）A.數(shù)組的初始大小B.遞歸的深度C.合并操作的次數(shù)D.數(shù)據(jù)的分布情況29、設(shè)計一個基于Zigbee和GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。30、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的光照強(qiáng)度測量系統(tǒng)，能夠測量0-10000lux的光照強(qiáng)度，精度達(dá)到1lux。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某機(jī)場的航班管理系統(tǒng)需要存儲航班的信息，如航班編號、出發(fā)地、目的地、起飛時間、降落時間、航班狀態(tài)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定航班、按照起飛時間對航班進(jìn)行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評估。2、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）一個物流配送中心需要對貨物的運(yùn)輸路徑進(jìn)行規(guī)劃，已知各個城市之間的距離和運(yùn)輸成本。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠找到從起始城市到目標(biāo)城市的最短路徑和最低成本路徑。4、（本題5分）某醫(yī)院的醫(yī)生排班管理系統(tǒng)需要存儲醫(yī)生的排班信息，如醫(yī)生編號、醫(yī)生姓名、科室、排班日期、上班時間、下班時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定醫(yī)生的排班、按照上班時間對排班進(jìn)行排序、新增排班、修改排班以及刪除排班。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）一個在線論壇需要存儲帖子和回復(fù)信息。每個帖子有帖子ID、標(biāo)題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時間等，回復(fù)有回復(fù)ID、帖子ID、內(nèi)容、回復(fù)者、回復(fù)時間。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理帖子和回復(fù)數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復(fù)、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復(fù)，并統(tǒng)計每個主題的帖子數(shù)量。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，如何結(jié)合多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決復(fù)雜問題，例如圖和樹的結(jié)合。2、（本題5分）論述在一個具有n個元素的鏈表中，如何判斷鏈表是否有環(huán)。3、（本題5分）在一個二叉樹中，如何實(shí)現(xiàn)層次遍歷？4、（本題5分）詳細(xì)說明在