重慶理工大學《數(shù)據(jù)結構及應用》2023-2024學年第二學期期末試卷VIP

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《數(shù)據(jù)結構及應用》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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、設計一個光通信中的摻鉺光纖放大器（EDFA）驅動電路，實現(xiàn)對EDFA的穩(wěn)定驅動和增益控制。2、設計一個基于霍爾效應的磁場測量儀，能夠測量0-1T的磁場強度，精度達到0.01T。3、利用模擬電路技術，設計一個用于舞臺燈光控制的調(diào)光器，能夠實現(xiàn)燈光的平滑調(diào)節(jié)和多種燈光效果。4、設計一個數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)糾錯電路，能夠對調(diào)制解調(diào)過程中的錯誤進行檢測和糾正，提高通信的可靠性。5、使用集成電路設計一個視頻放大器，能夠對輸入的視頻信號進行放大和處理，保證圖像質量。6、設計一個基于數(shù)字信號處理的音頻濾波器，實現(xiàn)對特定頻率范圍的音頻信號進行濾波，分析濾波效果。7、基于可編程邏輯器件（如FPGA）設計一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，具備時分秒顯示、設置時間和鬧鐘功能，闡述設計思路和實現(xiàn)過程。8、設計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設置時間和鬧鐘功能。9、設計一個無線通信中的認知無線電頻譜感知和接入方案，分析頻譜利用效率。10、設計一個圖像處理中的圖像壓縮率失真優(yōu)化方案，分析壓縮效率和圖像質量的平衡。11、設計一個數(shù)字溫度計，采用熱電偶傳感器，能夠測量-50℃至150℃的溫度范圍，精度為0.5℃，說明硬件連接和信號調(diào)理。12、設計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠快速準確地檢測出圖像的邊緣信息。13、在數(shù)據(jù)結構的應用中，棧和隊列常用于表達式求值。假設我們要計算一個算術表達式的值。以下關于表達式求值的描述，哪一項是不準確的？（）A.中綴表達式轉換為后綴表達式后，使用棧可以方便地進行求值計算B.后綴表達式求值時，遇到操作數(shù)入棧，遇到操作符則對棧頂元素進行相應運算C.棧在表達式求值中主要用于保存操作數(shù)和中間結果D.無論表達式的復雜程度如何，使用棧和隊列進行求值的效率都是相同的14、在圖的存儲結構中，鄰接矩陣和鄰接表各有優(yōu)缺點，以下關于它們的比較，錯誤的是：（）A.鄰接矩陣適合表示稠密圖，存儲空間開銷較大；鄰接表適合表示稀疏圖，存儲空間較節(jié)省B.對于判斷兩個節(jié)點是否有邊相連，鄰接矩陣的效率高于鄰接表C.在進行圖的遍歷操作時，鄰接表的效率總是高于鄰接矩陣D.鄰接矩陣的空間復雜度為O(n^2)，鄰接表的空間復雜度與邊的數(shù)量有關15、在一個圖的表示和處理中，如果圖的邊數(shù)相對較少，并且需要快速判斷兩個頂點之間是否存在邊，以下哪種圖的存儲結構可能是最優(yōu)的？（）A.鄰接矩陣，直觀表示頂點之間的關系B.鄰接表，節(jié)省存儲空間C.十字鏈表，方便進行頂點和邊的操作D.邊集數(shù)組，集中存儲邊的信息二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋插入排序算法在基本有序和完全無序情況下的性能差異，說明其適用場景和優(yōu)化方法。2、（本題5分）詳細論述在利用二叉樹進行先序線索化的過程中，如何建立線索和遍歷線索二叉樹，并給出相應的算法步驟和代碼示例。3、（本題5分）對于一個具有n個頂點的無向圖，如何使用廣度優(yōu)先搜索算法計算各個頂點的最短路徑長度？4、（本題5分）詳細闡述在拓撲排序的性能優(yōu)化中，如何減少不必要的比較和操作。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某城市的公交系統(tǒng)需要對公交線路和站點進行管理。線路和站點信息以有向無環(huán)圖的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查找從起點到終點經(jīng)過最少站點的公交線路；（2）判斷兩條公交線路是否存在交叉站點；（3）新增一條公交線路時，如何更新整個公交網(wǎng)絡；（4）計算每個站點的客流量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）一個在線投票系統(tǒng)需要對投票項目和投票人的選擇進行管理。投票項目信息包括項目編號、項目名稱、選項等，投票人信息包括投票人編號、選擇的選項等。這些信息以線段樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計某個投票項目各個選項的票數(shù)；（2）新增一個投票項目；（3）修改投票人的選擇；（4）查詢票數(shù)最多的選項。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題5分）某電商平臺的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要存儲優(yōu)惠券信息，如優(yōu)惠券編號、優(yōu)惠金額、使用條件、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定優(yōu)惠券、按照優(yōu)惠金額對優(yōu)惠券進行排序、發(fā)放優(yōu)惠券、使用優(yōu)惠券以及刪除過期優(yōu)惠券。請選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)結構，并詳細闡述實現(xiàn)這些功能的算法和代碼，以及性能考量。4、（本題5分）一個圖書館的圖書采購管理系統(tǒng)需要存儲采購計劃的信息，如采購編號、圖書名稱、作者、出版社、預計采購數(shù)量、采購進度等。系統(tǒng)要支持快速查找特定采購計劃、按照預計采購數(shù)量對計劃進行排序、新增采購計劃、修改采購進度、取消采購計劃。請確定恰當?shù)臄?shù)據(jù)結構，并詳細闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。5、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的個人信息，如姓名、工號、部門、職位、薪資等。請設計合適的數(shù)據(jù)結構來存儲員工信息，支持按部門、職位等條件進行快速查詢和排序，并能夠方便地進行員工信息的添加、刪除和修改操作。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）給定一個整數(shù)數(shù)組，設計算法找出其中連續(xù)子數(shù)組的最大乘積。2、（本題10分）設計一個哈希表，