安徽大学《数据结构与GS算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页安徽大学《数据结构与GS算法》

2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在一个图像识别系统中，需要对大量的图像特征向量进行聚类分析。以下哪种数据结构和算法常用于实现图像特征的聚类？（）A.K-Means算法结合链表B.层次聚类算法和二叉树C.密度聚类算法和数组D.以上算法和数据结构都可能用到，取决于具体需求2、设计一个基于ZigBee技术的无线传感器网络节点，能够采集环境参数（如温度、湿度、光照等）并将数据传输到协调器。3、递归是一种编程技术，在数据结构和算法中经常用到。以下关于递归的描述，错误的是：（）A.递归函数直接或间接调用自身B.递归算法通常比非递归算法更简洁易懂C.递归算法的执行效率总是高于非递归算法D.递归在处理某些问题时，如树和图的遍历，非常方便4、设计一个用于医疗监护仪的生理信号处理电路，如心电、血压等，给出电路设计和干扰抑制措施。5、设计一个基于光电传感器和计数器的物体运动速度测量系统，准确测量物体的运动速度。6、队列也是一种特殊的线性表，与栈的操作原则不同。以下关于队列的描述，错误的是：（）A.队列遵循先进先出（FIFO）原则，即最先入队的元素最先出队B.环形队列可以有效地解决顺序队列中假溢出的问题，提高存储空间的利用率C.队列在任务调度、消息传递、缓冲区管理等方面有重要作用D.队列的插入和删除操作只能在队头和队尾进行，不能在队列中间进行，且其操作效率总是低于栈7、设计一个基于单片机的智能门锁系统，支持密码、指纹、刷卡等多种开锁方式，并具有报警功能。8、在一个字符串处理程序中，需要快速判断一个字符串是否是另一个字符串的子串。以下哪种算法和数据结构的组合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用数组存储字符串B.KMP算法，基于有限自动机原理C.哈希算法，将字符串映射为哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找9、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。10、利用电力电子技术设计一个升压型直流-直流变换器（BoostConverter），并对其性能进行测试和优化。11、设计一个基于SiC器件的高效功率转换器，输入电压为48V，输出电压为12V/10A，给出电路拓扑和性能优势。12、设计一个音频放大器噪声抑制电路，能够降低放大器的噪声水平，提高音频质量。13、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，能够实现图像缩放、旋转、灰度化等基本操作。14、设计一个具有自动增益控制功能的放大器，能够根据输入信号的幅度自动调整增益，给出电路设计和性能测试报告。15、在一个网络数据包的处理系统中，需要按照到达的时间顺序存储和处理数据包。以下哪种数据结构最适合？（）A.队列B.栈C.二叉搜索树D.哈希表二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述栈和队列这两种数据结构的特点，举例说明它们在实际生活中的应用场景，并分析其操作的时间复杂度。2、（本题5分）比较插入排序和希尔排序在初始有序程度不同的情况下的性能差异。3、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的数组中，实现快速选择算法，分析其时间复杂度和与快速排序的关系。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线考试系统需要记录学生的答题情况、得分和考试时间。设计合适的数据结构来存储这些数据，能够快速地统计考试结果、分析学生的薄弱环节。2、（本题5分）一个快递公司的包裹跟踪系统需要记录包裹的单号、运输路径、当前位置和预计送达时间。设计合适的数据结构来实现包裹状态的实时查询和跟踪。3、（本题5分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要记录歌单信息、歌曲列表和用户收藏情况。歌单信息包括歌单ID、歌单名称、创建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌单ID，用户收藏情况包括用户ID、歌单ID。设计数据结构来管理歌单数据，实现歌单的创建、歌曲的添加和删除、用户的收藏和取消收藏，并统计热门歌单。4、（本题5分）某学校的图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量、借阅状态等。请为该系统设计数据结构，能够快速查找特定图书、按作者或出版社分类查询、统计热门图书，并支持新书的入库和旧书的删除操作。5、（本题5分）假设一个视频网站需要存储大量的视频信息和用户的观看记录，视频信息包括视频ID、视频名称、时长、上传者、分类等，观看记录包括用户ID、视频ID、观看时间、观看进度等。请设计数据结构来管理这些数据，能够快速查找视频、推荐相关视频、统计视频的观看次数，并分析用户的观看偏好。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，计算给定有向图中每个顶点的强连通分量大小，