沈陽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用》2021-2022學(xué)年第一學(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，共3頁沈陽大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用》

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)具有故障診斷功能的電源系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電源狀態(tài)并診斷故障，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和診斷算法。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘，具有時(shí)分秒顯示、設(shè)置和鬧鐘功能，給出硬件電路和程序代碼。3、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于氣象監(jiān)測(cè)的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。4、利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)語音識(shí)別系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別特定的語音指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)放的指數(shù)放大器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號(hào)的指數(shù)放大，放大倍數(shù)可調(diào)，輸入信號(hào)頻率范圍為0-100Hz。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開關(guān)和運(yùn)放的音頻混音系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻信號(hào)的混合輸出。7、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好8、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率合成器擴(kuò)展電路，能夠增加頻率合成器的輸出頻率范圍和精度，并且具有相位調(diào)制功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信衰落信道的模擬模型，能夠產(chǎn)生不同類型的衰落信號(hào)，用于系統(tǒng)性能測(cè)試。10、想象一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包按照到達(dá)的先后順序存儲(chǔ)，并且當(dāng)緩存滿時(shí)需要?jiǎng)h除最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合實(shí)現(xiàn)這個(gè)緩存？（）A.循環(huán)隊(duì)列，能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)先出，并且容易判斷滿和空的狀態(tài)B.棧，后進(jìn)先出，不符合數(shù)據(jù)包的處理順序C.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理，不適合按到達(dá)順序處理D.圖，用于表示復(fù)雜的關(guān)系，不適合簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)包緩存11、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。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報(bào)警功能。13、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)，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(chǎng)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(chǔ)方式，如使用壓縮存儲(chǔ)可以減少存儲(chǔ)空間，但可能會(huì)增加操作的時(shí)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(shí)間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度可以忽略不計(jì)14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測(cè)功能。15、圖的廣度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)，在搜索過程中，以下哪個(gè)操作是關(guān)鍵的？（）A.入隊(duì)未訪問的鄰接頂點(diǎn)B.出隊(duì)當(dāng)前頂點(diǎn)C.標(biāo)記已訪問的頂點(diǎn)D.以上操作都很關(guān)鍵16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.3的智能音箱，能夠?qū)崿F(xiàn)語音交互、音樂播放、智能家居控制等功能，音質(zhì)清晰，響應(yīng)迅速。17、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)具有過流保護(hù)和短路保護(hù)功能的直流電源電路。18、在一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行去重操作的場(chǎng)景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.集合，自動(dòng)去除重復(fù)元素B.數(shù)組，需要額外的算法進(jìn)行去重C.鏈表，去重操作復(fù)雜且效率低D.棧，不適合進(jìn)行去重操作19、在排序算法中，冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的交換排序算法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪比較都能確定一個(gè)最大或最小的元素位置B.最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.最好情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)D.是一種穩(wěn)定的排序算法20、設(shè)計(jì)一個(gè)用于太陽能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)控制路燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何進(jìn)行圖的最小頂點(diǎn)覆蓋問題的求解。2、（本題5分）比較計(jì)數(shù)排序和快速排序在對(duì)不同特征數(shù)據(jù)的處理能力。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何使用弗洛伊德算法求解所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑，分析其算法思想和時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）論述在貪心算法的錯(cuò)誤應(yīng)用案例中，分析導(dǎo)致結(jié)果不理想的原因和改進(jìn)方法。5、（本題5分）數(shù)組的排序算法有哪些？分別闡述它們的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(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)算法，在一個(gè)字符串中找出所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的字符。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在給定的無向圖中使用深度優(yōu)先搜索判斷是否存在哈密頓回路，輸出結(jié)果。3、（本題5分）給定一個(gè)整數(shù)數(shù)組，設(shè)計(jì)算法找出其中最長(zhǎng)的遞增子序列。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用迪杰斯特拉算法求解給定有向圖中某一頂點(diǎn)到其他頂點(diǎn)的最短路徑，并輸出路徑和距離。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，模擬醫(yī)院的急診病人排隊(duì)系統(tǒng)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以發(fā)現(xiàn)用戶的購買偏好和趨勢(shì)。購買記錄存儲(chǔ)在一個(gè)大型數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計(jì)一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠高效地統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶購買不同商品的次數(shù)，并找出最受歡迎的商品類別和品牌。2、（本題10分）一個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)設(shè)備的信息，如設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備類型、購買日期、使用狀態(tài)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定設(shè)備、按照購買日期對(duì)設(shè)備進(jìn)行排序、新增設(shè)備、維修設(shè)備、報(bào)廢設(shè)備。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。3、（本題10分）一個(gè)在線音樂平臺(tái)的歌單管理系統(tǒng)需要對(duì)用戶創(chuàng)建的歌單和歌曲信息進(jìn)行管理。歌