鶴壁能源化工職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2023-2024學(xué)年第二學(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20個(gè)小題，每小題1分，共20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)低通濾波器，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減大于40dB，采用巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USBType-C接口的電源傳輸系統(tǒng)，支持PD快充協(xié)議，能夠提供不同的電壓和電流輸出，給出硬件設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM8的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備，提供系統(tǒng)的硬件電路和軟件控制邏輯。4、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)管理一個(gè)圖書館的書籍庫(kù)存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書籍信息。考慮到書籍?dāng)?shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲(chǔ)固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對(duì)較低C.棧，遵循后進(jìn)先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，適用于排隊(duì)場(chǎng)景，不太適合此庫(kù)存管理需求5、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻電路中的功率放大器，工作在特定頻段，具有較高的輸出功率和效率，進(jìn)行穩(wěn)定性分析。6、設(shè)計(jì)一個(gè)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表高精度測(cè)量電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的直流電壓測(cè)量，精度達(dá)到±0.01V。8、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他因素需要考慮。假設(shè)我們正在評(píng)估一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能。以下關(guān)于性能評(píng)估的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、代碼的可讀性和可維護(hù)性也會(huì)影響其在實(shí)際應(yīng)用中的性能B.不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生影響C.對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)，平均性能比最壞性能更重要D.只需要關(guān)注數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在理論上的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境對(duì)性能影響不大9、對(duì)于一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的循環(huán)隊(duì)列，當(dāng)隊(duì)尾指針rear等于數(shù)組的最大下標(biāo)時(shí)，若要進(jìn)行入隊(duì)操作，需要進(jìn)行的處理是？（）A.rear重置為0B.rear保持不變C.擴(kuò)充數(shù)組容量D.無(wú)法再入隊(duì)10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，如FIR濾波器，滿足特定的濾波性能指標(biāo)，進(jìn)行電路的調(diào)試和優(yōu)化。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至200V，采用分壓電阻實(shí)現(xiàn)，精度為1V，說(shuō)明硬件電路和軟件算法。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特定的功能，如數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件編程思路。13、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器數(shù)字控制電路，能夠通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）對(duì)濾波器的參數(shù)進(jìn)行精確控制，提高音頻質(zhì)量。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水的處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，包括加藥、攪拌、沉淀等環(huán)節(jié)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計(jì)。16、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)17、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻混響效果器，能夠?yàn)橐纛l信號(hào)添加混響效果，給出電路設(shè)計(jì)和效果參數(shù)調(diào)節(jié)。18、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)19、基于通信編碼技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)糾錯(cuò)編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和糾錯(cuò)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?0、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉搜索樹(shù)，其平均查找長(zhǎng)度的期望值在什么量級(jí)？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)二叉樹(shù)中計(jì)算節(jié)點(diǎn)的高度，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在一棵二叉樹(shù)中，如何進(jìn)行前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，并分別給出它們的遞歸算法和非遞歸算法的實(shí)現(xiàn)思路。3、（本題5分）在一個(gè)雙向鏈表中，如何交換兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)的位置？4、（本題5分）解釋在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的圖中，如何使用廣度優(yōu)先搜索計(jì)算兩點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度。5、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用鄰接表存儲(chǔ)的圖，說(shuō)明如何判斷圖是否為哈密頓圖，給出一種有效的算法并分析其時(shí)間復(fù)雜度。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(duì)二叉搜索樹(shù)的后序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)，展示遍歷結(jié)果。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用平衡二叉樹(shù)存儲(chǔ)一組隨機(jī)整數(shù)，實(shí)現(xiàn)插入操作并保持樹(shù)的平衡，同時(shí)能夠查找特定整數(shù)是否存在。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用普里姆算法或克魯斯卡爾算法構(gòu)建給定無(wú)向圖的最小生成樹(shù)，并輸出生成樹(shù)的邊。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)一組任務(wù)的截止時(shí)間和重要程度，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的合理安排。5、（本題5分）使用棧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)后綴表達(dá)式到中綴表達(dá)式的轉(zhuǎn)換。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某學(xué)校的圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號(hào)、書名、作者、出版社、出版年份、館藏?cái)?shù)量、借閱狀態(tài)等。請(qǐng)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠快速查找特定圖書、按作者或出版社分類查詢、統(tǒng)計(jì)熱門圖書，并支持新書的入庫(kù)和舊書的刪除操作。2、（本題10分）某社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要存儲(chǔ)用戶之間的好友關(guān)系，并能夠快速地查詢某個(gè)用戶的好友列表、共同好友以及二度好友。請(qǐng)