焦作工貿(mào)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)焦作工貿(mào)職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)踐》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即最先入隊(duì)的元素最先出隊(duì)B.環(huán)形隊(duì)列可以有效地解決順序隊(duì)列中假溢出的問(wèn)題，提高存儲(chǔ)空間的利用率C.隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊(duì)列的插入和刪除操作只能在隊(duì)頭和隊(duì)尾進(jìn)行，不能在隊(duì)列中間進(jìn)行，且其操作效率總是低于棧2、設(shè)計(jì)一個(gè)光耦隔離電路，實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的電氣隔離，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試結(jié)果。3、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。對(duì)于棧的操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.棧遵循先進(jìn)后出（FILO）的原則，只能在棧頂進(jìn)行插入和刪除操作B.可以使用數(shù)組或鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.棧的入棧和出棧操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(1)D.棧的應(yīng)用非常廣泛，例如在表達(dá)式求值和函數(shù)調(diào)用中4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像分割算法，如閾值分割或區(qū)域生長(zhǎng)分割，在實(shí)際圖像上進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化。5、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能電表的通信模塊，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計(jì)和通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)傳輸中的同步恢復(fù)電路，能夠從接收信號(hào)中準(zhǔn)確恢復(fù)出同步信息，分析恢復(fù)的精度和穩(wěn)定性。7、若對(duì)一棵二叉排序樹(shù)進(jìn)行中序遍歷，得到的序列是一個(gè)有序序列，這是因?yàn)槎媾判驑?shù)的定義具有以下哪個(gè)特性？（）A.左子樹(shù)節(jié)點(diǎn)值小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹(shù)節(jié)點(diǎn)值大于根節(jié)點(diǎn)值B.根節(jié)點(diǎn)值大于左子樹(shù)所有節(jié)點(diǎn)值，小于右子樹(shù)所有節(jié)點(diǎn)值C.每個(gè)節(jié)點(diǎn)的左子樹(shù)和右子樹(shù)的高度差不超過(guò)1D.所有節(jié)點(diǎn)的值互不相同8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出圖像的邊緣信息。10、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)乘法器，給出乘法運(yùn)算的速度和精度要求，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)光纖通信中的色散補(bǔ)償模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)色散的有效補(bǔ)償，分析系統(tǒng)性能改善情況。13、二叉搜索樹(shù)是一種具有特殊性質(zhì)的二叉樹(shù)。以下關(guān)于二叉搜索樹(shù)的性質(zhì)，錯(cuò)誤的是（）A.左子樹(shù)上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值B.右子樹(shù)上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值C.左右子樹(shù)也是二叉搜索樹(shù)D.中序遍歷二叉搜索樹(shù)得到的序列是降序的14、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(chǎng)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(huì)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15、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，使用數(shù)碼管顯示時(shí)間，具備小時(shí)、分鐘和秒的顯示功能，同時(shí)能夠通過(guò)按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整和設(shè)置。16、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)升壓型直流-直流變換器（BoostConverter），并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化。17、考慮一個(gè)文件系統(tǒng)，需要有效地管理文件和目錄的結(jié)構(gòu)，支持快速的文件查找、創(chuàng)建和刪除操作。對(duì)于這樣的文件系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是核心的組成部分？（）A.目錄樹(shù)，組織文件和目錄的層次結(jié)構(gòu)B.鏈表，存儲(chǔ)文件的屬性信息C.棧，處理文件操作的順序D.隊(duì)列，管理文件的訪問(wèn)請(qǐng)求18、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的散熱系統(tǒng)，保證放大器在高功率輸出時(shí)的穩(wěn)定工作，給出散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱分析。19、動(dòng)態(tài)數(shù)組是一種可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的數(shù)組。以下關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)組的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.動(dòng)態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動(dòng)增加或減少存儲(chǔ)空間B.動(dòng)態(tài)數(shù)組在插入元素時(shí)可能需要重新分配內(nèi)存C.動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)通?；陟o態(tài)數(shù)組D.動(dòng)態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準(zhǔn)確性和效率。21、考慮一個(gè)航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)不同航班的信息，包括航班號(hào)、起降時(shí)間、座位數(shù)量等，并能夠快速地根據(jù)航班號(hào)、起降地點(diǎn)等條件進(jìn)行查詢(xún)和預(yù)訂操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最優(yōu)的？（）A.二分查找算法和二叉搜索樹(shù)B.哈希表和線性探測(cè)解決沖突C.冒泡排序和鏈表D.選擇排序和數(shù)組22、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，要求能夠顯示小時(shí)、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時(shí)間和鬧鐘功能。23、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至360度的相移，精度為1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制邏輯。24、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。25、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。26、考慮到一個(gè)航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要快速查找和預(yù)訂特定日期和航線的航班座位。同時(shí)，還需要能夠根據(jù)座位的可用性進(jìn)行靈活的分配和調(diào)整。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠滿足這樣復(fù)雜的需求？（）A.線段樹(shù)B.二叉堆C.哈希表結(jié)合鏈表D.跳表結(jié)合平衡樹(shù)27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬乘法器和運(yùn)放的乘法型ADC轉(zhuǎn)換電路，分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。28、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達(dá)到100米，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)。30、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)水中的酸堿度、溶解氧等參數(shù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)社團(tuán)的信息，如社團(tuán)編號(hào)、社團(tuán)名稱(chēng)、社團(tuán)負(fù)責(zé)人、社團(tuán)成員名單、活動(dòng)安排等。系統(tǒng)要支持快速查找特定社團(tuán)、按照社團(tuán)成員數(shù)量對(duì)社團(tuán)進(jìn)行排序、社團(tuán)納新和退社操作、修改社團(tuán)活動(dòng)安排。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(píng)估。2、（本題5分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓(xùn)記錄和績(jī)效考核等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢(xún)員工信息、生成各類(lèi)報(bào)表，并支持員工信息的更新和刪除操作。3、（本題5分）某快遞公司的包裹跟蹤系統(tǒng)需要對(duì)包裹的運(yùn)輸路徑和狀態(tài)進(jìn)行管理。包裹信息包括包裹編號(hào)、起始地、目的地、當(dāng)前位置、狀態(tài)等。這些信息以雙端隊(duì)列的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢(xún)某個(gè)包裹的當(dāng)前位置和狀態(tài)；（2）包裹到達(dá)一個(gè)新的地點(diǎn)時(shí)更新其信息；（3）按照目的地對(duì)包裹進(jìn)行排序；（4）統(tǒng)計(jì)處于運(yùn)輸中、已送達(dá)和異常狀態(tài)的包裹數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）在一個(gè)大型企業(yè)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)中，需要記錄項(xiàng)目信息、任務(wù)分配和進(jìn)度情況。項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目ID、項(xiàng)目名稱(chēng)、負(fù)責(zé)人、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，任務(wù)分配包括任務(wù)ID、項(xiàng)目ID、責(zé)任人、任務(wù)描述，進(jìn)度情況包括任務(wù)ID、完成百分比、更新時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理項(xiàng)目數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的查詢(xún)、任務(wù)的跟蹤、進(jìn)度的更新，并生成項(xiàng)目進(jìn)度報(bào)告。5、（本題5分）一個(gè)在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱(chēng)、游戲等級(jí)、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(duì)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(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說(shuō)明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無(wú)向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法求解最大生成樹(shù)，并說(shuō)明與求解最小生成樹(shù)的區(qū)別。2、（本題5分）論述并查集的基本操作（合并、查找）和優(yōu)化方法，以及在解決集合相關(guān)問(wèn)題中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)有序數(shù)組中查找兩個(gè)數(shù)之差的絕對(duì)值最小的組合。4、（本題5分）