浙江越秀外國語學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法》2023-2024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15個小題，每小題1分，共15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、利用模擬電路技術，設計一個用于數(shù)控機床的電機驅(qū)動電路，實現(xiàn)電機的精確調(diào)速和位置控制。2、設計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的語音信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、濾波、編碼和傳輸功能。3、設計一個基于光電傳感器的自動化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。4、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設我們正在研究一個紅黑樹。以下關于紅黑樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定5、設計一個基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器組合的信號濾波系統(tǒng)，有效濾除多種類型的噪聲。6、在一個分布式系統(tǒng)中，需要對各個節(jié)點的數(shù)據(jù)進行同步和合并。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于表示和處理這種分布式的數(shù)據(jù)？（）A.樹B.圖C.鏈表D.數(shù)組7、在一個多線程環(huán)境中，多個線程需要同時訪問和修改一個共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為了保證數(shù)據(jù)的一致性和線程安全，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.線程安全的鏈表，通過加鎖機制保證并發(fā)訪問的正確性B.普通的數(shù)組，需要額外的同步機制來保證線程安全C.線程安全的哈希表，提供了內(nèi)置的同步機制D.樹，結(jié)構(gòu)復雜，線程安全實現(xiàn)難度較大8、假設要實現(xiàn)一個緩存系統(tǒng)，當緩存滿時需要刪除最近最少使用的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這種操作？（）A.鏈表B.哈希表C.棧D.LRU緩存（使用雙向鏈表和哈希表）9、設計一個音頻均衡器電路，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進行獨立調(diào)節(jié)，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算。10、設計一個用于雷達系統(tǒng)的中頻放大器，帶寬為10MHz，增益為50dB，噪聲系數(shù)小于5dB，闡述電路結(jié)構(gòu)和器件選擇。11、假設要實現(xiàn)一個優(yōu)先級隊列，其中元素的優(yōu)先級可以動態(tài)改變。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作組合最適合？（）A.最大堆和堆調(diào)整操作B.最小堆和堆刪除操作C.鏈表和排序操作D.數(shù)組和插入排序操作12、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實際應用中，可能需要對不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行組合和改進。以下關于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來，解決哈希沖突時采用鏈表存儲沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎上增加平衡機制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對圖進行優(yōu)化時，可以使用鄰接多重表來代替鄰接表，以減少存儲空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進是沒有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實用性13、設計一個基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水中的溶解氧、pH值、電導率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務器。14、設計一個基于555定時器的脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生頻率和占空比可調(diào)的方波脈沖信號，頻率范圍為1Hz-100kHz。15、設計一個基于數(shù)字圖像處理的目標跟蹤系統(tǒng)，能夠在視頻中實時跟蹤特定目標的運動軌跡。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的有向圖中，如何使用拓撲排序判斷是否存在有向環(huán)，并分析其時間復雜度。2、（本題5分）詳細說明哈夫曼樹的構(gòu)建過程，以及如何利用哈夫曼編碼進行數(shù)據(jù)壓縮，并計算壓縮比。3、（本題5分）詳細說明在圖的遍歷中，如何處理圖的權(quán)值為負數(shù)且存在負環(huán)的情況。4、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何進行原地逆轉(zhuǎn)操作，并分析其時間復雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個電商網(wǎng)站的商品評論管理系統(tǒng)需要存儲商品評論信息，包括評論編號、商品編號、評論內(nèi)容、評論者、評論時間等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定商品的評論、按照評論時間對評論進行排序、新增評論、刪除不良評論。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。2、（本題5分）某在線音樂教學平臺需要記錄課程信息、學生信息、學習進度、作業(yè)完成情況等。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持教學過程的管理，實現(xiàn)課程安排、學生學習情況跟蹤、作業(yè)批改和成績統(tǒng)計，能夠為學生提供個性化的學習方案。3、（本題5分）某在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)需要實時監(jiān)控考生的答題狀態(tài)、行為異常和交卷時間。設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，保障考試的公平公正和順利進行。4、（本題5分）某企業(yè)的員工績效考核系統(tǒng)需要記錄員工的工作任務、完成情況、績效得分、考核評語等信息。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)績效考核的流程管理，支持考核數(shù)據(jù)的錄入、統(tǒng)計和分析，能夠為企業(yè)提供員工績效的綜合評估和發(fā)展建議。5、（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。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲醫(yī)院患者的病歷信息，包括患者姓名、病癥、治療方案等，支持按病癥查詢和統(tǒng)計。2、（本題10分）設計一個程序，計算給定帶權(quán)有向圖中兩個頂點之間路徑經(jīng)過的頂點數(shù)量，輸出數(shù)量。3、（本