華中農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁(yè)，共1頁(yè)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)基于數(shù)字信號(hào)處理的圖像去噪系統(tǒng)，能夠有效去除圖像中的噪聲，同時(shí)保持圖像細(xì)節(jié)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電器電路，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為手機(jī)、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。3、假設(shè)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)視頻編碼系統(tǒng)，需要對(duì)視頻幀進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，并能夠快速地讀取和解碼。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能對(duì)視頻數(shù)據(jù)的組織和處理最有幫助？（）A.樹(shù)狀數(shù)組，優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn)B.跳表，支持快速的幀查找和操作C.鏈表，順序存儲(chǔ)視頻幀數(shù)據(jù)D.數(shù)組，直接映射視頻幀的存儲(chǔ)位置4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)音頻無(wú)線傳輸，給出系統(tǒng)架構(gòu)和藍(lán)牙協(xié)議配置。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于NFC技術(shù)的近場(chǎng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說(shuō)明系統(tǒng)組成和安全機(jī)制。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念的描述，正確的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，不關(guān)心數(shù)據(jù)的操作和處理C.不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，沒(méi)有一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是萬(wàn)能的D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選擇對(duì)程序的性能和效率沒(méi)有影響7、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)擴(kuò)展電路，能夠增加溫度控制的精度和穩(wěn)定性，并且具有遠(yuǎn)程控制功能。8、基于通信協(xié)議設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)，說(shuō)明協(xié)議的選擇和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。9、隊(duì)列也是一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，遵循先進(jìn)先出的原則。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，很多地方都會(huì)用到隊(duì)列，比如打印機(jī)的任務(wù)隊(duì)列、操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列等。假設(shè)有一個(gè)隊(duì)列，初始為空，然后依次進(jìn)行入隊(duì)操作：1、2、3、4?，F(xiàn)在要進(jìn)行兩次出隊(duì)操作，那么出隊(duì)的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、410、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至50V，精度為0.1V，采用ADC芯片實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明硬件電路和軟件算法。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率合成器電路，能夠產(chǎn)生不同頻率的正弦波、方波和三角波，頻率范圍為1Hz到10MHz。12、想象一個(gè)需要對(duì)大量浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行排序的任務(wù)，并且要求排序的穩(wěn)定性（即相同值的元素相對(duì)順序保持不變）。以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，穩(wěn)定但效率低B.快速排序，不穩(wěn)定，效率較高C.歸并排序，穩(wěn)定且在大數(shù)據(jù)量時(shí)效率較好D.選擇排序，不穩(wěn)定且效率一般13、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹(shù)形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹(shù)B.二叉搜索樹(shù)C.多叉樹(shù)D.紅黑樹(shù)14、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮時(shí)間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數(shù)組而不是鏈表的是（）A.頻繁進(jìn)行插入和刪除操作B.事先不知道數(shù)據(jù)的規(guī)模大小C.需要快速隨機(jī)訪問(wèn)元素D.內(nèi)存空間有限15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的差分放大器電路，增益為50倍，共模抑制比不小于100dB，輸入阻抗不小于100kΩ。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是字典樹(shù)（Trie樹(shù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明其特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，并闡述如何進(jìn)行插入和查找操作。2、（本題5分）解釋基數(shù)排序的基本思想，說(shuō)明其適用的數(shù)據(jù)類(lèi)型和排序過(guò)程，分析基數(shù)排序與其他常見(jiàn)排序算法的不同之處。3、（本題5分）分析在字符串匹配中，AC自動(dòng)機(jī)的構(gòu)建和應(yīng)用。4、（本題5分）解釋如何在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中實(shí)現(xiàn)迭代器，使得能夠按照中序遍歷的順序訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)股票交易系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理大量的股票交易數(shù)據(jù)，包括股票代碼、交易時(shí)間、交易價(jià)格、交易數(shù)量、買(mǎi)賣(mài)方向等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理這些交易數(shù)據(jù)，能夠快速查詢(xún)特定股票的交易記錄、按時(shí)間排序交易、計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的股票均價(jià)，并支持新交易的插入和舊交易的刪除。2、（本題5分）一個(gè)視頻網(wǎng)站需要對(duì)用戶(hù)的觀看歷史和偏好進(jìn)行分析，以提供個(gè)性化的推薦。用戶(hù)的觀看歷史以字典樹(shù)的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）根據(jù)用戶(hù)的觀看歷史推薦相關(guān)視頻；（2）統(tǒng)計(jì)用戶(hù)觀看某類(lèi)視頻的次數(shù)；（3）更新用戶(hù)的觀看歷史；（4）處理大量用戶(hù)數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化字典樹(shù)的存儲(chǔ)和查詢(xún)效率。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）在一個(gè)在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶(hù)可以自定義旅游行程，包括景點(diǎn)、住宿、交通等安排。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評(píng)價(jià)，能夠根據(jù)用戶(hù)需求提供合理的行程建議和優(yōu)化方案。4、（本題5分）某超市的商品促銷(xiāo)管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)促銷(xiāo)商品的信息，如商品編號(hào)、商品名稱(chēng)、促銷(xiāo)價(jià)格、促銷(xiāo)開(kāi)始時(shí)間、促銷(xiāo)結(jié)束時(shí)間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷(xiāo)商品、按照促銷(xiāo)價(jià)格對(duì)商品進(jìn)行排序、新增促銷(xiāo)商品、結(jié)束促銷(xiāo)商品活動(dòng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)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(píng)估。5、（本題5分）一個(gè)在線心理咨詢(xún)平臺(tái)需要管理咨詢(xún)師信息、咨詢(xún)案例、用戶(hù)問(wèn)題和咨詢(xún)記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持咨詢(xún)師的注冊(cè)和信息管理，咨詢(xún)案例的分類(lèi)和存儲(chǔ)，用戶(hù)問(wèn)題的提交和咨詢(xún)記錄的保存，并能夠保護(hù)用戶(hù)隱私和提供咨詢(xún)效果的評(píng)估。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用快速排序?qū)σ唤M隨機(jī)生成的整數(shù)進(jìn)行