中南民族大學《數(shù)據(jù)結構與算法分析》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中南民族大學《數(shù)據(jù)結構與算法分析》

2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、運用電子信息工程知識，設計一個智能交通信號燈自適應控制系統(tǒng)，根據(jù)實時交通流量調整信號燈時間。2、使用電力電子器件設計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設計和效率分析。3、設計一個基于數(shù)字濾波器的信號降噪系統(tǒng)，能夠有效去除輸入信號中的噪聲，提高信號質量。4、利用射頻電路設計一個無線射頻識別（RFID）讀寫器，實現(xiàn)對標簽的讀取和寫入操作。5、設計一個基于ADC和微控制器的水質監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導率等水質參數(shù)。6、設計一個基于藍牙模塊的智能家居安防系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測門窗狀態(tài)、入侵情況，并向用戶發(fā)送報警信息。7、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號加密傳輸系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。8、設計一個基于運算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個輸入電壓的大小，并輸出相應的高低電平信號。9、設計一個基于PLC的電梯群控系統(tǒng)，實現(xiàn)多部電梯的合理調度，提高運行效率。10、在一個有向圖中，頂點表示城市，邊表示城市之間的道路，邊的權重表示道路的長度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到從源頂點到其他所有頂點的最短路徑，以下哪個步驟是算法的核心？（）A.每次選擇距離源頂點最近的未訪問頂點B.從源頂點開始依次訪問所有頂點C.不斷更新頂點的距離值D.隨機選擇一個頂點作為起始點11、設計一個基于模擬乘法器和運放的有效值測量電路，能夠測量交流信號的有效值。12、假設在一個在線游戲的多人對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的等級和技能水平進行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實現(xiàn)高效的匹配過程，以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法可能會被運用？（）A.快速排序結合二分查找B.冒泡排序結合線性搜索C.歸并排序結合哈希表D.桶排序結合雙向鏈表13、設計一個光耦隔離的模擬量輸入模塊，實現(xiàn)對0至5V模擬信號的隔離采集，給出電路參數(shù)和應用示例。14、設計一個基于D/A轉換器的函數(shù)信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等常見波形。15、棧是一種特殊的線性表，其操作遵循后進先出的原則。在實際應用中，棧有著廣泛的用途。以下關于棧的敘述中，不正確的是（）A.?？梢杂糜诒磉_式求值B.棧可以用來實現(xiàn)遞歸函數(shù)的調用C.棧的存儲結構只能是順序存儲D.棧頂元素是最后入棧的元素，也是最先出棧的元素16、動態(tài)數(shù)組是一種可以動態(tài)調整大小的數(shù)組。以下關于動態(tài)數(shù)組的描述，錯誤的是：（）A.動態(tài)數(shù)組可以根據(jù)需要自動增加或減少存儲空間B.動態(tài)數(shù)組在插入元素時可能需要重新分配內(nèi)存C.動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)通?；陟o態(tài)數(shù)組D.動態(tài)數(shù)組的性能一定優(yōu)于靜態(tài)數(shù)組17、設計一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點，節(jié)點具有低功耗和自組網(wǎng)功能。18、設計一個基于ADC和微控制器的氣體濃度檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種常見氣體（如CO、CO?、CH?等）的濃度。19、設計一個基于PLC的紡織廠織布機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)織布機的速度控制、張力調節(jié)和故障診斷。20、設計一個基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當電量低于設定值時進行報警提示。21、利用模擬電路技術，設計一個高精度的電壓基準源電路，輸出電壓具有極低的溫度系數(shù)和長期穩(wěn)定性。22、設計一個基于單片機的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠程抄表功能。23、已知一個棧的進棧序列為1，2，3，4，5。則下列序列中，不可能是出棧序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，524、設計一個數(shù)字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率，精度達到一定要求，給出硬件電路設計和軟件算法流程。25、假設要實現(xiàn)一個可以快速查找兩個節(jié)點之間是否存在路徑的圖數(shù)據(jù)結構。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優(yōu)先搜索B.鄰接表和廣度優(yōu)先搜索C.鄰接矩陣和廣度優(yōu)先搜索D.鄰接表和深度優(yōu)先搜索26、想象一個需要快速判斷一個字符串是否為回文的場景。以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法的組合可能是最有效的？（）A.利用棧將字符串逆序，然后與原字符串比較B.使用雙指針從字符串兩端向中間移動進行比較C.將字符串存儲在樹中，進行遍歷比較D.通過哈希函數(shù)計算字符串的特征值進行判斷27、數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)可以使用多種編程語言。以下關于不同編程語言中數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)的特點，不正確的是：（）A.C語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)結構通常需要手動管理內(nèi)存B.Java中的數(shù)據(jù)結構具有自動內(nèi)存管理和豐富的類庫支持C.Python中的數(shù)據(jù)結構使用簡單，但性能可能不如其他語言D.不同編程語言中數(shù)據(jù)結構的實現(xiàn)原理和效果完全相同28、設計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別系統(tǒng)，能夠對輸入的圖像進行人臉檢測、特征提取和識別，說明算法的選擇和優(yōu)化。29、設計一個基于ZigBee技術的智能工廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測溫度、濕度、粉塵濃度等環(huán)境參數(shù)。30、在數(shù)據(jù)結構的操作中，可能會出現(xiàn)時間和空間的權衡。以下關于時間和空間權衡的描述，不準確的是：（）A.有時候為了提高操作的時間效率，可能需要犧牲一些存儲空間，例如使用緩存來加速數(shù)據(jù)訪問B.某些數(shù)據(jù)結構在節(jié)省空間的同時，可能會導致操作的時間復雜度增加，例如壓縮存儲的數(shù)組C.在任何情況下，都應該優(yōu)先考慮時間效率，而忽略空間的消耗，因為時間往往比空間更寶貴D.時間和空間的權衡需要根據(jù)具體的應用場景和需求來決定，沒有絕對的最優(yōu)策略二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺的售后服務系統(tǒng)需要記錄用戶的售后申請、處理進度、解決方案和用戶反饋等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，支持售后申請的提交和受理，處理進度的更新，解決方案的記錄和用戶反饋的收集，并能夠分析售后數(shù)據(jù)以改進服務質量。2、（本題5分）一個視頻網(wǎng)站需要對用戶的觀看歷史和偏好進行分析，以提供個性化的推薦。用戶的觀看歷史以字典樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）根據(jù)用戶的觀看歷史推薦相關視頻；（2）統(tǒng)計用戶觀看某類視頻的次數(shù)；（3）更新用戶的觀看歷史；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時，如何優(yōu)化字典樹的存儲和查詢效率。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）一個在線旅游攻略平臺需要存儲各地的旅游景點、美食推薦、住宿信息和用戶評價。設計數(shù)據(jù)結構來方便用戶查詢和規(guī)劃旅行路線。4、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理音樂項目、音軌、樂器和效果器等信息。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，支持音樂項目的創(chuàng)建和編輯，音軌的添加、刪除和調整，樂器和效果器的選擇和應用，并能夠實時保存和恢復項目進度。5、（本題5分）一個在線論壇需要存儲帖子和回復信息。每個帖子有帖子ID、標題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時間等，回復有回復ID、帖子ID、內(nèi)容、回復者、回復時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理帖子和回復數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復，并統(tǒng)計每個主題的帖子數(shù)量。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細解釋紅黑樹的性質和旋轉操作，說明其在動態(tài)維護有序集合時的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細闡述基數(shù)排序中如何處理不同進制的數(shù)據(jù)。3、（本題5分）詳細說明如何在一個帶權無向圖中計算兩個頂點之間的所有簡單路徑。4、（本題5分）詳細闡述圖的深度優(yōu)先搜索（DFS）和廣度優(yōu)先搜索（BFS