自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的圖像傳感器芯片，具備高分辨率和快速響應(yīng)特性。2、鏈表是另一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組相比具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于鏈表的描述，不正確的是：（）A.鏈表中的元素通過指針鏈接在一起，存儲位置可以是不連續(xù)的，插入和刪除操作只需修改指針，效率較高B.單向鏈表只能從表頭向表尾遍歷，而雙向鏈表可以從表頭和表尾雙向遍歷，更加靈活C.鏈表的查找操作需要從頭節(jié)點(diǎn)依次遍歷，效率相對較低，但在不知道元素位置的情況下仍能進(jìn)行插入和刪除D.鏈表不需要預(yù)先分配連續(xù)的存儲空間，因此不會出現(xiàn)存儲空間浪費(fèi)的情況，且其內(nèi)存使用效率總是高于數(shù)組3、設(shè)計(jì)一個基于ADC和微控制器的風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)，能夠同時測量風(fēng)速和風(fēng)向，并實(shí)時顯示。4、假設(shè)在一個資源分配系統(tǒng)中，有多個資源請求同時到達(dá)，系統(tǒng)需要根據(jù)資源的可用性和請求的優(yōu)先級進(jìn)行分配。為了有效地管理資源和請求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以幫助實(shí)現(xiàn)高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.鏈表集合D.樹狀數(shù)組5、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一款用于智能電表的專用集成電路芯片，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和數(shù)據(jù)通信功能。6、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個圖書館自助借還書系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書的自動借閱、歸還和管理。7、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的描述，錯誤的是：（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置來實(shí)現(xiàn)排序B.冒泡排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法D.冒泡排序每次都能將最大的元素移動到數(shù)組的末尾8、設(shè)計(jì)一個基于Wi-Fi技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r傳輸高清視頻，具備遠(yuǎn)程控制和存儲功能，說明系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。9、設(shè)計(jì)一個高速光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率達(dá)到100Gbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵器件選型。10、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字信號調(diào)制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式。11、使用集成電路設(shè)計(jì)一個電壓比較器陣列，能夠同時比較多個輸入電壓，并輸出比較結(jié)果。12、哈希表的裝填因子越大，發(fā)生沖突的可能性就越大。假設(shè)一個哈希表的容量為10，當(dāng)前存儲了8個元素，裝填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.213、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的高速并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠快速處理大量的數(shù)據(jù)，闡述硬件架構(gòu)和并行處理算法。14、運(yùn)用電子電路知識，設(shè)計(jì)一個用于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確運(yùn)動控制。15、設(shè)計(jì)一個通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時分復(fù)用、頻分復(fù)用或波分復(fù)用功能，分析復(fù)用效率和資源利用率。16、在一個大型電商網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫中，需要存儲和快速查找商品的信息，包括商品編號、名稱、價格、庫存數(shù)量等。為了實(shí)現(xiàn)高效的查找和操作，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。假設(shè)需要頻繁地根據(jù)商品編號查找商品的詳細(xì)信息，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.鏈表，便于動態(tài)插入和刪除元素B.數(shù)組，支持隨機(jī)訪問C.二叉搜索樹，查找效率較高D.哈希表，能夠快速定位特定鍵的值17、設(shè)計(jì)一個數(shù)字頻率合成器電路，能夠產(chǎn)生不同頻率的正弦波、方波和三角波，頻率范圍為1Hz到10MHz。18、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個函數(shù)，判斷一個字符串是否是另一個字符串的子序列。例如，“ace”是“abcde”的子序列。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.雙指針法，分別在兩個字符串上移動指針進(jìn)行比較，簡單直接B.哈希表，將字符串的字符存儲并進(jìn)行查找，效率較低C.棧，存儲已匹配的字符，操作復(fù)雜D.隊(duì)列，用于存儲待匹配的字符，不太適合此場景19、設(shè)計(jì)一個簡單的圖像采集系統(tǒng)，使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，并通過接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示，包括硬件接口設(shè)計(jì)和驅(qū)動程序編寫。20、考慮到一個視頻編碼系統(tǒng)，需要對連續(xù)的幀數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和存儲，同時能夠快速地讀取和解碼特定幀的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用于優(yōu)化這個過程？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.鏈表C.數(shù)組D.棧21、設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的智能家電能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測家電的用電情況并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。22、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設(shè)計(jì)過程和資源利用分析。23、在圖的存儲結(jié)構(gòu)中，鄰接矩陣和鄰接表各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下關(guān)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(diǎn)是否有邊相連，鄰接矩陣的效率高于鄰接表C.在進(jìn)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(fù)雜度為O(n^2)，鄰接表的空間復(fù)雜度與邊的數(shù)量有關(guān)24、設(shè)計(jì)一個基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。25、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計(jì)一個圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復(fù)模糊圖像的清晰細(xì)節(jié)。26、設(shè)計(jì)一個通信系統(tǒng)功率控制模塊，能夠根據(jù)信道條件動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，分析功率控制的精度和響應(yīng)速度。27、設(shè)計(jì)一個基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲貨物定位系統(tǒng)，能夠?qū)崟r獲取貨物的位置信息。28、設(shè)計(jì)一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)φZ音信號進(jìn)行降噪處理，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法實(shí)現(xiàn)。29、設(shè)計(jì)一個基于Arduino的智能寵物喂食器，能夠根據(jù)設(shè)定的時間和食量自動為寵物投放食物，并通過手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。30、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設(shè)插入一個新節(jié)點(diǎn)后導(dǎo)致了不平衡，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進(jìn)行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的左子樹上二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要對玩家的得分進(jìn)行實(shí)時更新和排名。得分信息以斐波那契堆的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）玩家得分增加或減少時更新排名；（2）查找排名前N的玩家；（3）刪除某個玩家的得分記錄；（4）計(jì)算排名的平均得分。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某超市的商品促銷管理系統(tǒng)需要存儲促銷商品的信息，如商品編號、商品名稱、促銷價格、促銷開始時間、促銷結(jié)束時間等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷商品、按照促銷價格對商品進(jìn)行排序、新增促銷商品、結(jié)束促銷商品活動。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評估。3、（本題5分）某音樂平臺需要對用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等?？紤]使用左偏樹來存儲這些信息。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對用戶的歌曲進(jìn)行排序。分析所設(shè)計(jì)算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某電商平臺需要對商品的銷售數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。銷售數(shù)據(jù)包括商品編號、銷售數(shù)量、銷售日期等信息。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)以下功能：快速查找特定商品在某段時間內(nèi)的銷售總量；按照銷售數(shù)量對商品進(jìn)行排序；能夠方便地插入和刪除銷售記錄。請?jiān)敿?xì)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇、算法設(shè)計(jì)以及代碼實(shí)現(xiàn)。5、（本題5分）某電商直播平臺需要記錄主播的信息、直播時間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動情況。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持平臺的運(yùn)營分析和主播管理。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何進(jìn)行原地逆轉(zhuǎn)操作，并分析其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）深入分析廣義表的概念和存儲結(jié)構(gòu)，舉例說明廣義表的遞歸算法。3、（本題5分）解釋如何在一個具有n個頂點(diǎn)的圖中計(jì)算每個頂點(diǎn)的鄰居頂點(diǎn)數(shù)量。4、（本題5分）簡述哈