华中农业大学《数据结构与算法实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、设计一个基于数字信号处理的图像去噪系统，能够有效去除图像中的噪声，同时保持图像细节。2、设计一个太阳能充电器电路，能够将太阳能转换为电能，为手机、平板电脑等设备充电，输出电压为5V。3、假设正在开发一个视频编码系统，需要对视频帧进行压缩和存储，并能够快速地读取和解码。在这种情况下，以下哪种数据结构可能对视频数据的组织和处理最有帮助？（）A.树状数组，优化数据的存储和访问B.跳表，支持快速的帧查找和操作C.链表，顺序存储视频帧数据D.数组，直接映射视频帧的存储位置4、设计一个基于蓝牙5.0的音频传输系统，能够实现高品质音频无线传输，给出系统架构和蓝牙协议配置。5、设计一个基于NFC技术的近场通信系统，实现数据传输和支付功能，说明系统组成和安全机制。6、在数据结构的学习中，理解和掌握基本概念是非常重要的，以下关于数据结构概念的描述，正确的是：（）A.数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合B.数据结构只关注数据的存储方式，不关心数据的操作和处理C.不同的数据结构适用于不同的应用场景，没有一种数据结构是万能的D.数据结构的设计和选择对程序的性能和效率没有影响7、设计一个温度控制系统扩展电路，能够增加温度控制的精度和稳定性，并且具有远程控制功能。8、基于通信协议设计一个网络通信接口，实现数据的可靠传输和错误检测，说明协议的选择和实现过程。9、队列也是一种常见的数据结构，遵循先进先出的原则。在计算机系统中，很多地方都会用到队列，比如打印机的任务队列、操作系统的进程调度队列等。假设有一个队列，初始为空，然后依次进行入队操作：1、2、3、4。现在要进行两次出队操作，那么出队的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、410、设计一个数字电压表，测量范围为0至50V，精度为0.1V，采用ADC芯片实现，说明硬件电路和软件算法。11、设计一个数字频率合成器电路，能够产生不同频率的正弦波、方波和三角波，频率范围为1Hz到10MHz。12、想象一个需要对大量浮点数进行排序的任务，并且要求排序的稳定性（即相同值的元素相对顺序保持不变）。以下哪种排序算法可能是最合适的？（）A.冒泡排序，稳定但效率低B.快速排序，不稳定，效率较高C.归并排序，稳定且在大数据量时效率较好D.选择排序，不稳定且效率一般13、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树14、在数据结构的选择中，需要考虑时间复杂度、空间复杂度和操作的便捷性等因素。以下情况中，优先选择数组而不是链表的是（）A.频繁进行插入和删除操作B.事先不知道数据的规模大小C.需要快速随机访问元素D.内存空间有限15、设计一个基于运放的差分放大器电路，增益为50倍，共模抑制比不小于100dB，输入阻抗不小于100kΩ。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释什么是字典树（Trie树）数据结构，说明其特点和应用场景，并阐述如何进行插入和查找操作。2、（本题5分）解释基数排序的基本思想，说明其适用的数据类型和排序过程，分析基数排序与其他常见排序算法的不同之处。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，AC自动机的构建和应用。4、（本题5分）解释如何在一个二叉搜索树中实现迭代器，使得能够按照中序遍历的顺序访问节点，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个股票交易系统需要实时处理大量的股票交易数据，包括股票代码、交易时间、交易价格、交易数量、买卖方向等。请设计数据结构来存储和管理这些交易数据，能够快速查询特定股票的交易记录、按时间排序交易、计算某段时间内的股票均价，并支持新交易的插入和旧交易的删除。2、（本题5分）一个视频网站需要对用户的观看历史和偏好进行分析，以提供个性化的推荐。用户的观看历史以字典树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）根据用户的观看历史推荐相关视频；（2）统计用户观看某类视频的次数；（3）更新用户的观看历史；（4）处理大量用户数据时，如何优化字典树的存储和查询效率。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）在一个在线旅游行程规划系统中，用户可以自定义旅游行程，包括景点、住宿、交通等安排。设计数据结构来存储用户的行程规划，支持行程的修改、分享和评价，能够根据用户需求提供合理的行程建议和优化方案。4、（本题5分）某超市的商品促销管理系统需要存储促销商品的信息，如商品编号、商品名称、促销价格、促销开始时间、促销结束时间等。系统要支持快速查找特定促销商品、按照促销价格对商品进行排序、新增促销商品、结束促销商品活动。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。5、（本题5分）一个在线心理咨询平台需要管理咨询师信息、咨询案例、用户问题和咨询记录等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持咨询师的注册和信息管理，咨询案例的分类和存储，用户问题的提交和咨询记录的保存，并能够保护用户隐私和提供咨询效果的评估。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，利用快速排序对一组随机生成的整数进行