吉林化工学院《数据结构与算法》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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、根据数字信号处理理论，设计一个视频压缩编码的硬件加速模块，提高视频处理速度。2、设计一个电子指南针电路，能够指示方向，精度为±1°，并且具有校准功能。3、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。4、当处理一个动态增长和收缩的数据集合时，例如一个不断有元素插入和删除的集合，以下哪种数据结构在空间利用和操作效率上可能表现更优（）A.数组B.链表C.哈希表D.二叉搜索树5、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储管理系统，能够实现货物的入库、出库、库存盘点等功能。6、设计一个数字温度计液位计数据传输电路，能够将温度计液位计的测量数据传输到远程监控中心进行实时监测。7、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，要求精度为±1℃，并给出硬件电路设计和软件编程思路。8、设计一个数字信号处理器（DSP）音频与视频处理电路，能够同时实现音频和视频的处理功能，如音频混音和视频压缩等。9、设计一个基于PLC的制药厂反应釜控制系统，实现对反应温度、压力、搅拌速度等参数的精确控制。10、设计一个基于运算放大器的音频放大器电路，要求输入阻抗不小于10kΩ，输出功率不小于10W，总谐波失真小于1%。11、设计一个±5V转±3.3V的DC-DC电源变换电路，输出电流不小于0.3A，给出原理图和PCB布局。12、设计一个音频滤波器自动切换电路，能够根据输入音频信号的类型自动切换不同的滤波器，提高音频处理效果。13、在选择排序算法中，每次都从未排序部分选择最小的元素放到已排序部分的末尾。假设一个数组的元素数量较大，以下关于选择排序的时间复杂度和空间复杂度，哪个是正确的（）A.时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)B.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(n)C.时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)D.时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)14、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表15、设计一个基于模拟滤波器和数字滤波器组合的信号滤波系统，有效滤除多种类型的噪声。16、在一个数据库系统的缓冲区管理中，需要有效地存储和替换缓冲区内的数据页，以提高数据库的访问性能。以下哪种数据结构和算法常用于缓冲区的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和链表B.FIFO（先进先出）算法和队列C.MRU（最近最多使用）算法和栈D.Random（随机）算法和数组17、设计一个基于蓝牙4.2技术的智能手环，能够监测运动数据（如步数、距离、消耗卡路里等）和睡眠质量。18、快速排序是一种高效的排序算法，具有较好的平均性能。以下关于快速排序的描述，错误的是：（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为小于和大于基准元素的两部分，然后对这两部分分别递归排序B.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但这种情况很少出现C.快速排序的空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，通常为O(logn)D.快速排序是一种稳定的排序算法，能够保证相同元素的相对顺序不变19、设计一个基于光电传感器的生产线产品计数与分拣系统，能够自动计数和分拣不同规格的产品。20、考虑到一个视频编码系统，需要对连续的帧数据进行压缩和存储，同时能够快速地读取和解码特定帧的数据。以下哪种数据结构可以用于优化这个过程？（）A.环形缓冲区B.链表C.数组D.栈21、在一个需要对大量数据进行频繁插入和删除操作，并且要求数据有序的数据结构中。以下哪种数据结构可能不太适合？（）A.红黑树B.链表C.平衡二叉树D.有序数组22、利用射频电路设计一个无线遥控器，能够控制多个设备的工作状态，给出遥控器的工作频率和控制距离。23、栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出的原则。在程序设计中，栈有着广泛的应用。例如，在表达式求值、函数调用等场景中经常使用栈。考虑一个表达式：(3+5)*2-7，使用栈来计算这个表达式的值。在计算过程中，当遇到运算符''时，以下正确的操作是：（）A.直接将''输出B.从栈中弹出两个操作数进行乘法运算C.将''压入栈中D.忽略''，继续处理后面的字符24、在链表这种数据结构中，节点通过指针相互连接。假设需要频繁地在链表的头部或中间插入和删除元素。以下哪种链表结构可能是最合适的选择（）A.单向链表B.双向链表C.循环链表D.静态链表25、设计一个基于STM32微控制器的电机调速系统，支持PWM调速和闭环控制，实现对直流电机或步进电机的精确调速，提供控制算法和程序框架。26、根据传感器技术，设计一个用于农业温室的环境参数监测系统，包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等。27、二叉树的遍历可以通过递归和非递归方式实现。对于中序遍历，以下哪种非递归实现方式是常见的？（）A.使用栈来辅助B.使用队列来辅助C.直接遍历D.无法非递归实现28、设计一个锁相环（PLL）频率合成器，输出特定频率的稳定信号，分析其相位噪声和锁定时间。29、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树可能存在的不平衡问题而提出的。以下关于平衡二叉树的说法，正确的是：（）A.平衡二叉树在插入和删除操作后，通过旋转等操作始终保持树的高度平衡B.平衡二叉树的查找效率一定高于普通二叉搜索树C.平衡二叉树的构建和维护比较简单，不需要复杂的算法D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树30、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。二、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对考生的答题情况和成绩进行管理。考生信息包括考生编号、姓名、答题记录、成绩等。这些信息以伸展树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入新考生的答题情况和成绩；（2）根据成绩查找考生排名；（3）修改考生的答题记录和成绩；（4）删除缺考考生的信息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）一个在线健身平台需要管理用户的健身计划、运动记录、饮食记录和身体指标等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持健身计划的制定和修改，运动和饮食记录的录入，身体指标的测量和分析，并能够根据用户数据提供个性化的健身建议和目标设定。3、（本题5分）某电商平台的促销活动规则管理系统需要定义不同的促销活动类型、适用商品、优惠条件、活动时间等。设计数据结构来存储和管理促销活动规则，支持活动的创建、修改、删除和查询，能够准确计算商品在活动中的优惠价格。4、（本题5分）假设一个在线投票系统需要记录投票主题、选项和投票人的投票情况。投票主题包括主题ID、主题名称、开始时间、结束时间，选项包括选项ID、主题ID、选项内容，投票情况包括投票人ID、主题ID、选项ID。请设计数据结构来存储这些数据，能够快速统计每个选项的票数、查询投票结果、防止重复投票，并在投票结束后生成投票报告。5、（本题5分）一个在线游戏需要管理玩家的游戏数据，如用户名、游戏得分、游戏等级、游戏时间等。请设计合适的数据结构来存储玩家游戏数据，支持快速查找、排序和更新玩家信息，并能够统计不同等级玩家的数量和平均游戏得分。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细论述在一个具有n个顶点和e条边的无向图中，采用邻接表存储和邻接矩阵存储的优缺点，并比较它们的空间复杂度。2、（本题5分）阐述队列在任务调度中的应用，如任务队列、优先级队列等，并解释其作用。3、（本题5分）在一个链表中，如何删除所有值为指定值的结点？4、（本题5分）详细阐述在具有n个顶点和e条边的有向