江南大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022學(xué)年第一學(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、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的物體位置檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測物體的位置并反饋給控制系統(tǒng)。2、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻設(shè)備的音頻均衡器，可調(diào)節(jié)不同頻段的音頻增益。3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，以下關(guān)于時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的說法，不正確的是：（）A.時(shí)間復(fù)雜度反映了算法執(zhí)行時(shí)間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復(fù)雜度反映了算法所需存儲(chǔ)空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度越低越好，不需要考慮其他因素D.可以通過優(yōu)化算法來降低時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度4、設(shè)計(jì)一個(gè)高通數(shù)字濾波器，截止頻率為1kHz，采樣頻率為4kHz，采用雙線性變換法進(jìn)行設(shè)計(jì)。5、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，不正確的是（）A.每次比較相鄰的兩個(gè)元素，將較大的元素向后移動(dòng)B.經(jīng)過n-1輪比較，就可以將數(shù)組排序完成C.冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，在所有情況下性能都較差D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法6、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)股票交易系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)記錄每只股票的最新價(jià)格，并能夠快速獲取價(jià)格最高和最低的股票。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這個(gè)需求？（）A.平衡二叉搜索樹，存儲(chǔ)股票價(jià)格信息B.鏈表，順序更新股票價(jià)格C.哈希表，映射股票代碼和價(jià)格D.棧，存儲(chǔ)價(jià)格變化7、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的相位跟蹤和鎖定，給出電路設(shè)計(jì)和性能分析。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的微分器電路，能夠?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行微分運(yùn)算，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)。10、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電壓基準(zhǔn)源，提供穩(wěn)定的參考電壓，具有低溫度系數(shù)和高電源抑制比。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的太陽能路燈控制器，根據(jù)光照和時(shí)間自動(dòng)控制路燈的開關(guān)和亮度。12、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，?？梢杂糜诒磉_(dá)式求值。以下關(guān)于棧在表達(dá)式求值中的應(yīng)用，說法不正確的是（）A.可以將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式，然后利用棧進(jìn)行求值B.?？梢员４娌僮鲾?shù)和運(yùn)算符，按照運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行計(jì)算C.對(duì)于復(fù)雜的表達(dá)式，棧的使用可以簡化求值過程D.棧在表達(dá)式求值中只能用于中綴表達(dá)式，不能用于后綴表達(dá)式13、設(shè)一棵完全二叉樹共有700個(gè)節(jié)點(diǎn)，則在該二叉樹中有多少個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)？（）A.350B.349C.351D.無法確定14、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。假設(shè)一個(gè)數(shù)組的初始狀態(tài)接近有序，以下關(guān)于冒泡排序的性能，哪個(gè)描述是準(zhǔn)確的（）A.時(shí)間復(fù)雜度仍然是O(n^2)，效率低下B.時(shí)間復(fù)雜度接近O(n)，性能較好C.會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為更高效的排序算法D.無法確定其性能15、在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要快速更新道路的擁堵狀態(tài)，并能夠查詢某條道路的當(dāng)前狀態(tài)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉平衡樹，能夠保持平衡，查找和更新效率較高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜B.跳表，通過多層索引提高查找和更新效率，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單C.線段樹，常用于區(qū)間查詢和更新，但對(duì)于單個(gè)元素的操作相對(duì)復(fù)雜D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較好的性能二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是塊狀數(shù)組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說明其特點(diǎn)和應(yīng)用場景，并闡述如何進(jìn)行訪問和修改操作。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在哈希表的擴(kuò)容過程中，如何重新計(jì)算哈希值并遷移數(shù)據(jù)，以保證性能。3、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的可達(dá)頂點(diǎn)集合。4、（本題5分）解釋跳表的概念和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說明其插入、刪除和查找操作的算法步驟，分析跳表與其他搜索結(jié)構(gòu)的性能比較。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線訂餐系統(tǒng)需要處理餐廳的菜單信息、用戶訂單、配送地址和支付狀態(tài)。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)訂單的快速處理和配送優(yōu)化。2、（本題5分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對(duì)用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間等。這些消息以環(huán)形隊(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）按照發(fā)送時(shí)間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個(gè)用戶未讀消息的數(shù)量；（4）當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，如何處理新的消息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)物流配送中心需要對(duì)貨物的配送路徑進(jìn)行規(guī)劃。配送地點(diǎn)以圖的形式表示，邊的權(quán)重表示兩地之間的距離。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑；（2）判斷圖中是否存在負(fù)權(quán)邊，如果有，如何處理；（3）使用弗洛伊德算法計(jì)算所有點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑；（4）如果新增一個(gè)配送地點(diǎn)，如何更新最短路徑。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某在線學(xué)習(xí)平臺(tái)需要管理課程的章節(jié)和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課程章節(jié)包括章節(jié)ID、章節(jié)名稱、課程ID、內(nèi)容，學(xué)習(xí)進(jìn)度包括學(xué)生ID、章節(jié)ID、學(xué)習(xí)時(shí)間、完成狀態(tài)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、統(tǒng)計(jì)章節(jié)的完成率，并為學(xué)生推薦未學(xué)習(xí)的章節(jié)。5、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要管理考試信息，包括考試編號(hào)、考試名稱、考試時(shí)間、考生名單等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定考試、按照考試時(shí)間對(duì)考試進(jìn)行排序、新增考試、刪除考試以及添加和刪除考生。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評(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，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)一個(gè)房地產(chǎn)中介公司的房源信息，包括房屋地址、面積、價(jià)格、戶型等，支持房源的查詢、添加和刪除