昆明理工大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第2頁(yè)，共2頁(yè)昆明理工大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》2023-2024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、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹可能存在的不平衡問(wèn)題而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的說(shuō)法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構(gòu)建和維護(hù)比較簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警并啟動(dòng)降溫設(shè)備。3、設(shè)計(jì)一個(gè)射頻電路中的功率放大器線性化方案，提高放大器的線性度和效率。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調(diào)制方式。5、在一個(gè)有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見(jiàn)的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設(shè)計(jì)和解碼算法。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。8、假設(shè)在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲(chǔ)和處理這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖9、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)存管理系統(tǒng)，需要有效地分配和回收內(nèi)存塊，并能夠快速地查找合適大小的空閑內(nèi)存區(qū)域。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于解決內(nèi)存管理的問(wèn)題？（）A.伙伴系統(tǒng)和首次適應(yīng)算法B.堆排序和最佳適應(yīng)算法C.冒泡排序和最壞適應(yīng)算法D.快速排序和循環(huán)首次適應(yīng)算法10、假設(shè)正在開發(fā)一個(gè)文本編輯軟件，需要能夠快速地對(duì)輸入的文本進(jìn)行插入、刪除和查找操作。同時(shí)，要能夠高效地實(shí)現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲(chǔ)文本數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進(jìn)行插入和刪除C.棧，用于實(shí)現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串11、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析。12、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率合成器，能夠產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定性的頻率信號(hào)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。14、棧和隊(duì)列在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中有廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于棧和隊(duì)列應(yīng)用場(chǎng)景的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.棧可以用于表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等B.隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務(wù)調(diào)度等C.棧和隊(duì)列不能同時(shí)用于一個(gè)程序中，會(huì)導(dǎo)致沖突D.棧和隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理中的音頻降噪系統(tǒng)，分析降噪效果和對(duì)音質(zhì)的影響。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋二叉搜索樹的概念和特點(diǎn)，分析其查找、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度，并討論如何保持其平衡性。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)帶權(quán)有向圖中判斷是否存在負(fù)權(quán)回路。3、（本題5分）論述隊(duì)列的先進(jìn)先出特性，以及如何通過(guò)循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)高效的存儲(chǔ)和操作。4、（本題5分）深入解釋在隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)中，循環(huán)隊(duì)列和鏈?zhǔn)疥?duì)列的區(qū)別，以及它們?cè)诓煌瑘?chǎng)景下的適用性。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線圖書館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態(tài)，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理借閱數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)圖書的借閱、歸還、續(xù)借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統(tǒng)計(jì)逾期未還的圖書。2、（本題5分）某在線寵物領(lǐng)養(yǎng)平臺(tái)需要記錄寵物的信息、領(lǐng)養(yǎng)人的申請(qǐng)和審核狀態(tài)。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，確保寵物能夠找到合適的領(lǐng)養(yǎng)家庭。3、（本題5分）某電商平臺(tái)的促銷活動(dòng)管理系統(tǒng)需要記錄活動(dòng)信息和參與用戶信息，活動(dòng)信息包括活動(dòng)ID、活動(dòng)名稱、活動(dòng)規(guī)則、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，參與用戶信息包括用戶ID、活動(dòng)ID、參與時(shí)間。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動(dòng)詳情、統(tǒng)計(jì)參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動(dòng)，并在活動(dòng)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)清理。4、（本題5分）假設(shè)有一個(gè)電商網(wǎng)站，需要實(shí)時(shí)處理大量的訂單信息。訂單信息包括訂單號(hào)、商品名稱、購(gòu)買數(shù)量、客戶姓名、收貨地址等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理這些訂單數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)訂單的快速插入、查找、修改和刪除操作，同時(shí)能夠高效地統(tǒng)計(jì)不同商品的銷售數(shù)量。5、（本題5分）一個(gè)在線訂餐平臺(tái)的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進(jìn)度、廚師分配和出餐時(shí)間。菜品制作進(jìn)度包括進(jìn)度ID、菜品ID、制作階段、完成時(shí)間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時(shí)間包括出餐ID、菜品ID、時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理廚房數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并優(yōu)化廚房工作流程。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)算法，用鄰接矩陣表示一個(gè)無(wú)向圖，計(jì)算圖中任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最短路徑長(zhǎng)度。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程