學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁浙江萬里學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個基于DSP的數(shù)字音頻均衡器，能夠?qū)崿F(xiàn)10段以上的均衡調(diào)節(jié)，給出算法實(shí)現(xiàn)和性能優(yōu)化。2、假設(shè)在一個操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，需要動態(tài)地分配和回收內(nèi)存塊，并且避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以用于實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)存管理？（）A.伙伴系統(tǒng)B.分頁存儲管理C.分段存儲管理D.段頁式存儲管理3、設(shè)計(jì)一個基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。4、設(shè)計(jì)一個數(shù)字信號處理中FFT算法的硬件加速方案，采用FPGA或?qū)Ｓ眯酒瑢?shí)現(xiàn)，提高運(yùn)算速度。5、設(shè)計(jì)一個無線通信中的智能天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波束的自適應(yīng)控制，分析系統(tǒng)性能提升效果。6、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊(duì)列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊(duì)列用于存儲待擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴(kuò)展B.隊(duì)列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)C.隊(duì)列在搜索過程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時使用D.隊(duì)列的容量大小對搜索的效率和結(jié)果沒有影響7、在一個具有n個節(jié)點(diǎn)的二叉排序樹中，查找一個特定元素的平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)8、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控家中情況，當(dāng)有異常時進(jìn)行圖像抓拍和報警。9、設(shè)計(jì)一個簡單的工業(yè)以太網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的連接和數(shù)據(jù)交換，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議。10、設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的智能車庫照明系統(tǒng)，根據(jù)車輛進(jìn)出自動控制燈光的開啟和關(guān)閉。11、設(shè)計(jì)一個基于CPLD的脈沖寬度調(diào)制（PWM）發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)可調(diào)占空比的PWM信號輸出，給出電路設(shè)計(jì)和性能測試。12、當(dāng)處理一個動態(tài)增長和收縮的數(shù)據(jù)集合時，例如一個不斷有元素插入和刪除的集合，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在空間利用和操作效率上可能表現(xiàn)更優(yōu)（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.二叉搜索樹13、在樹結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。假設(shè)我們正在研究一個滿二叉樹。以下關(guān)于二叉樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.滿二叉樹的葉子節(jié)點(diǎn)都在同一層，且非葉子節(jié)點(diǎn)都有兩個子節(jié)點(diǎn)B.二叉樹的遍歷方式包括前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，它們的時間復(fù)雜度相同C.二叉查找樹的左子樹中的節(jié)點(diǎn)值均小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹中的節(jié)點(diǎn)值均大于根節(jié)點(diǎn)值D.平衡二叉樹在插入和刪除節(jié)點(diǎn)時不需要進(jìn)行調(diào)整，始終保持平衡狀態(tài)14、設(shè)計(jì)一個基于霍爾效應(yīng)的磁場測量儀，能夠測量0-1T的磁場強(qiáng)度，精度達(dá)到0.01T。15、運(yùn)用電子信息工程知識，設(shè)計(jì)一個智能充電樁的計(jì)費(fèi)和管理系統(tǒng)，支持多種支付方式和用戶管理。16、設(shè)計(jì)一個音頻混音控制臺，能夠同時處理多路音頻輸入，實(shí)現(xiàn)音量調(diào)節(jié)、平衡控制等功能，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。17、對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時間復(fù)雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序18、設(shè)計(jì)一個簡單的無線通信系統(tǒng)，使用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個設(shè)備之間的文本數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離不小于10米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps。19、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個低噪聲放大器，用于接收微弱信號并進(jìn)行放大，給出噪聲系數(shù)和增益指標(biāo)。20、設(shè)計(jì)一個基于LTC3862的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V/3A，給出電路設(shè)計(jì)和效率分析。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在圖的遍歷中，如何使用標(biāo)記數(shù)組避免重復(fù)訪問節(jié)點(diǎn)，以及其實(shí)現(xiàn)的原理。2、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何查找中間節(jié)點(diǎn)。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在利用二叉搜索樹進(jìn)行查找操作時，如何優(yōu)化查找效率，以及在不平衡情況下如何進(jìn)行調(diào)整。4、（本題5分）解釋如何在一個二叉樹中進(jìn)行中序遍歷的非遞歸多線程實(shí)現(xiàn)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢和潛在問題。5、（本題5分）論述如何在一個字符串中查找所有出現(xiàn)的指定子串，并計(jì)算出現(xiàn)次數(shù)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，在給定帶權(quán)有向圖中計(jì)算源點(diǎn)到所有頂點(diǎn)的最長路徑長度，輸出長度。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲圖書館讀者的借閱歷史記錄，包括借閱時間、歸還時間等，支持借閱行為的分析。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，利用鏈表實(shí)現(xiàn)一個棧，模擬計(jì)算機(jī)內(nèi)存的棧式存儲。4、（本題5分）設(shè)計(jì)并查集中處理動態(tài)增加和刪除集合操作的高效算法，并測試。5、（本題5分）研究AVL樹在頻繁更新操作下的性能瓶頸，提出可能的解決方案。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線論壇需要管理帖子的主題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時間和回復(fù)信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織這些數(shù)據(jù)，方便用戶瀏覽、搜索和回復(fù)帖子。2、（本題10分）某社交網(wǎng)絡(luò)的消息推送系統(tǒng)需要對用戶的消息進(jìn)行管理。消息包括發(fā)送者ID、接收者ID、消息內(nèi)容、發(fā)送時間等。這些消息以環(huán)形隊(duì)列的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)送時間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個用戶未讀消息的數(shù)量；（4）當(dāng)隊(duì)列滿時，如何處理新的消息。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題10分）假設(shè)一個社交平臺的活動組織系統(tǒng)需要記錄活動信息、參與者信