南開大學(xué)濱海學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁南開大學(xué)濱海學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實(shí)踐》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)傳輸高清視頻，具備遠(yuǎn)程控制和存儲(chǔ)功能，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。2、在一個(gè)圖像識(shí)別系統(tǒng)中，需要對(duì)大量的圖像特征向量進(jìn)行聚類分析。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實(shí)現(xiàn)圖像特征的聚類？（）A.K-Means算法結(jié)合鏈表B.層次聚類算法和二叉樹C.密度聚類算法和數(shù)組D.以上算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可能用到，取決于具體需求3、考慮一個(gè)在線游戲排行榜系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)更新玩家的得分和排名，并能夠快速地獲取前幾名玩家的信息。對(duì)于這樣的需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合是最恰當(dāng)?shù)?？（）A.快速排序和數(shù)組，實(shí)現(xiàn)得分排序和排名更新B.歸并排序和鏈表，處理玩家得分?jǐn)?shù)據(jù)C.插入排序和棧，更新玩家排名D.堆排序和優(yōu)先隊(duì)列，高效維護(hù)排行榜4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電二極管的光強(qiáng)度測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量環(huán)境光的強(qiáng)度，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。6、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)無線傳輸電路，能夠?qū)⒀獕河?jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)绞謾C(jī)或電腦進(jìn)行分析和處理。7、二叉搜索樹是一種具有特殊性質(zhì)的二叉樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的性質(zhì)，錯(cuò)誤的是（）A.左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值B.右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值C.左右子樹也是二叉搜索樹D.中序遍歷二叉搜索樹得到的序列是降序的8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，通過PID算法進(jìn)行控制，使溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)，給出硬件設(shè)計(jì)和軟件流程。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，能夠在視頻中實(shí)時(shí)跟蹤特定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。10、對(duì)于一個(gè)需要快速計(jì)算一個(gè)字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行任意比例的縮放。12、在一個(gè)股票交易系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)記錄每只股票的價(jià)格變化，并能夠快速計(jì)算某一時(shí)間段內(nèi)的股票價(jià)格均值和波動(dòng)率。為了支持這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是合適的？（）A.滑動(dòng)窗口結(jié)合隊(duì)列B.雙端隊(duì)列結(jié)合堆C.優(yōu)先隊(duì)列結(jié)合棧D.鏈表結(jié)合樹13、設(shè)計(jì)一個(gè)用于無人機(jī)的飛控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定、航線規(guī)劃和自主導(dǎo)航，給出傳感器選型和控制算法。14、在一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的二叉排序樹中，查找一個(gè)特定元素的平均時(shí)間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)15、哈夫曼樹是一種特殊的帶權(quán)路徑長(zhǎng)度最短的二叉樹，在數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以下關(guān)于哈夫曼樹的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.哈夫曼樹的構(gòu)建過程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹的帶權(quán)路徑長(zhǎng)度是所有葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值乘以路徑長(zhǎng)度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會(huì)得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）論述在排序算法的穩(wěn)定性判斷中，如何確定一個(gè)排序算法是否是穩(wěn)定的，并舉例說明其重要性。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)圖中使用深度優(yōu)先搜索計(jì)算頂點(diǎn)的連通度。3、（本題5分）闡述隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度中的應(yīng)用，如任務(wù)隊(duì)列、優(yōu)先級(jí)隊(duì)列等，并解釋其作用。4、（本題5分）在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序鏈表中，如何刪除所有值重復(fù)的節(jié)點(diǎn)，只保留一個(gè)，給出算法思路和時(shí)間復(fù)雜度分析。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）假設(shè)一個(gè)電商平臺(tái)要進(jìn)行促銷活動(dòng)，需要根據(jù)用戶的購買歷史和瀏覽記錄為其推薦相關(guān)商品。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)推薦算法，能夠快速為用戶生成個(gè)性化的商品推薦列表。2、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的游戲得分、排名、游戲時(shí)長(zhǎng)等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時(shí)更新排行榜，支持按得分、排名、游戲時(shí)長(zhǎng)等條件進(jìn)行排序和查詢，能夠處理玩家得分變化時(shí)的排名調(diào)整。3、（本題5分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)客戶的賬戶信息，如賬戶號(hào)碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬等操作，同時(shí)能夠快速查詢賬戶余額和交易明細(xì)，保障賬戶數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。4、（本題5分）一個(gè)在線課程平臺(tái)的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時(shí)間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時(shí)間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時(shí)間、批改分?jǐn)?shù)、評(píng)語。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)完成情況。5、（本題5分）一個(gè)在線圖書評(píng)論系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶對(duì)圖書的評(píng)論內(nèi)容、評(píng)分和點(diǎn)贊數(shù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來展示熱門評(píng)論和最新評(píng)論，并支持評(píng)論的搜索和排序。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，使用并查集解決島嶼數(shù)量問題，給定一個(gè)二維矩陣表示地圖，判斷島嶼的個(gè)數(shù)。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用后綴數(shù)組和克魯