學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北海職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法應(yīng)用》

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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。關(guān)于AVL樹的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡，左右子樹的高度差不超過1B.在AVL樹中進(jìn)行插入和刪除操作后，需要通過調(diào)整來恢復(fù)平衡，時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.AVL樹的查找效率在最壞情況下也能保證為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高，不適合存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0的低功耗無線傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和功耗優(yōu)化措施。3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘收音機(jī)電路，能夠顯示時(shí)間、接收廣播信號(hào)并播放音頻，具有鬧鐘和定時(shí)關(guān)機(jī)功能。4、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的保護(hù)電路，能夠在過流、過壓、過熱等情況下保護(hù)放大器和揚(yáng)聲器，給出電路設(shè)計(jì)和保護(hù)機(jī)制。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調(diào)制方式。6、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻降噪電路，能夠有效降低環(huán)境噪聲對(duì)音頻信號(hào)的影響，給出電路設(shè)計(jì)和降噪效果測(cè)試。7、對(duì)于一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的隨機(jī)訪問和插入操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能在性能上表現(xiàn)較好？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.棧8、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)預(yù)警粉塵超標(biāo)情況。9、在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)中，需要按照到達(dá)的時(shí)間順序存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合？（）A.隊(duì)列B.棧C.二叉搜索樹D.哈希表10、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減大于40dB，采用巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼方案，如曼徹斯特編碼或差分曼徹斯特編碼，分析編碼效率和抗干擾能力。12、使用電力電子器件設(shè)計(jì)一個(gè)降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計(jì)和效率分析。13、設(shè)計(jì)一個(gè)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(hào)輸出，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。14、在排序算法的比較中，穩(wěn)定性是一個(gè)重要的特性。以下關(guān)于排序算法穩(wěn)定性的描述，錯(cuò)誤的是（）A.穩(wěn)定的排序算法在排序過程中不會(huì)改變相同元素的相對(duì)順序B.冒泡排序、插入排序和歸并排序是穩(wěn)定的排序算法C.選擇排序和快速排序是不穩(wěn)定的排序算法D.排序算法的穩(wěn)定性對(duì)于所有應(yīng)用都是至關(guān)重要的，不穩(wěn)定的算法不能使用15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和讀取，給出存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和控制邏輯。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫濕度數(shù)據(jù)，并通過液晶顯示屏顯示，同時(shí)具備報(bào)警功能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，測(cè)量范圍為0至1000V，精度為10V，采用分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，說明硬件電路和軟件算法。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進(jìn)行90度、180度和270度旋轉(zhuǎn)，說明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)±5V轉(zhuǎn)±3.3V的DC-DC電源變換電路，輸出電流不小于0.3A，給出原理圖和PCB布局。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器的電機(jī)位置控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和位置。21、在排序算法中，選擇排序是一種簡(jiǎn)單的排序方法，以下關(guān)于選擇排序的描述，正確的是：（）A.選擇排序在每一輪選擇未排序部分的最小元素，與當(dāng)前位置的元素交換B.選擇排序在最好和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度都是O(nlogn)C.選擇排序是一種穩(wěn)定的排序算法，不會(huì)改變相同元素的相對(duì)順序D.選擇排序的空間復(fù)雜度較高，需要額外的大量輔助空間22、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）音頻與視頻處理電路，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)音頻和視頻的處理功能，如音頻混音和視頻壓縮等。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語音加密與解密系統(tǒng)，保障語音通信的安全。24、選擇排序也是一種簡(jiǎn)單的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的特點(diǎn)，描述錯(cuò)誤的是（）A.每一輪選擇未排序部分的最小元素與當(dāng)前位置交換B.時(shí)間復(fù)雜度始終為O(n^2)C.是一種不穩(wěn)定的排序算法D.不需要額外的存儲(chǔ)空間25、當(dāng)使用快速排序算法對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序時(shí)，選擇基準(zhǔn)元素的策略對(duì)算法的性能有很大影響。假設(shè)總是選擇數(shù)組的第一個(gè)元素作為基準(zhǔn)，在某些特殊情況下可能會(huì)導(dǎo)致算法的性能變差。以下哪種情況可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象（）A.數(shù)組已經(jīng)是有序的B.數(shù)組元素的值都相同C.數(shù)組元素隨機(jī)分布D.以上情況都不會(huì)26、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)27、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。關(guān)于堆的性質(zhì)和操作，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.堆分為最大堆和最小堆，最大堆中父節(jié)點(diǎn)的值大于子節(jié)點(diǎn)的值，最小堆中父節(jié)點(diǎn)的值小于子節(jié)點(diǎn)的值B.可以使用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)堆，通過特定的公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置C.向堆中插入一個(gè)元素和刪除堆頂元素的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，其中n是堆中元素的數(shù)量D.堆排序是基于堆的一種排序算法，其時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)28、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)圖書館自助借還書系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書的自動(dòng)借閱、歸還和管理。29、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中重要的研究領(lǐng)域，它對(duì)程序的性能和效率有著關(guān)鍵影響。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及對(duì)數(shù)據(jù)的操作C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，不考慮數(shù)據(jù)的處理效率D.選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提高程序的運(yùn)行速度和節(jié)省存儲(chǔ)空間30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于計(jì)數(shù)器的定時(shí)器系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、停止和定時(shí)時(shí)間的設(shè)定功能。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一家超市的庫存管理系統(tǒng)需要記錄商品的庫存信息，包括商品編碼、商品名稱、庫存數(shù)量、進(jìn)貨價(jià)格、銷售價(jià)格等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)庫存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)商品的快速盤點(diǎn)、庫存預(yù)警、進(jìn)貨和銷售操作，并統(tǒng)計(jì)商品的利潤(rùn)。2、（本題5分）某電商平臺(tái)的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)更新和查詢，能夠根據(jù)運(yùn)輸情況及時(shí)調(diào)整預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，并為用戶提供準(zhǔn)確的物流跟蹤服務(wù)。3、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要對(duì)考生的答題情況和成績(jī)進(jìn)行管理。考生信息包括考生編號(hào)、姓名、答題記錄、成績(jī)等。這些信息以伸展樹的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入新考生的答題情況和成績(jī)；（2）根據(jù)成績(jī)查找考生排名；（3）修改考生的答題記錄和成績(jī)；（4）刪除缺考考生的信息。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）某城市的垃圾分類管理系統(tǒng)需要記錄垃圾投放點(diǎn)信息、垃圾類型、分類情況和回收記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)垃圾投放點(diǎn)的管理，垃圾類型的分類和統(tǒng)計(jì)，分類情況的監(jiān)督和回收記錄的查詢，并能夠提高垃圾分類的效率和準(zhǔn)確性。5、（本題5分）某社交平臺(tái)需要存儲(chǔ)用戶的好友關(guān)系數(shù)據(jù)。每個(gè)用戶有一個(gè)唯一的用戶ID，好友關(guān)系是雙向的。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示用戶之間的好友關(guān)系，能夠快速查詢某個(gè)用戶的好友列表、判斷兩個(gè)用戶是否為好友、添加或刪除好友關(guān)系，并計(jì)算用戶的好友數(shù)量。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述在最短路徑算法中，Dijkstra算法和Bellman-Ford算法的適用場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)。2、（本題5分）詳細(xì)論述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖中，如何進(jìn)行最小代價(jià)生成樹的變形問題，如限制邊的數(shù)量。3、（本題5分）比