吉林师范大学博达学院《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、栈是一种特殊的线性表，遵循特定的操作原则。以下关于栈的描述，错误的是（）A.栈的操作遵循后进先出（LIFO）原则B.入栈和出栈操作的时间复杂度都为O(1)C.栈可以用数组或链表来实现D.栈只能用于实现简单的数值计算，不能用于复杂的算法2、设计一个太阳能路灯控制器智能管理与节能优化电路，能够实现路灯的智能管理和节能优化，提高能源利用效率。3、设计一个基于数字图像处理的目标跟踪系统，能够在视频中实时跟踪特定目标的运动轨迹。4、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5、在图的最短路径问题中，Dijkstra算法是一种常用的算法。以下关于Dijkstra算法的描述中，不正确的是（）A.该算法适用于有向图和无向图B.算法从起始顶点开始，逐步计算到其他顶点的最短路径C.算法通过不断更新顶点的距离值来找到最短路径D.算法的时间复杂度为O(n^2)，其中n是顶点的数量6、设计一个简单的数字存储示波器，能够采集和显示输入信号的波形，包括硬件采集电路和软件显示界面的设计。7、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，支持在线参数调整和实时滤波，给出硬件设计和滤波算法优化。8、根据传感器原理，设计一个用于火灾预警的烟雾传感器系统，能够及时发出报警信号。9、使用集成电路设计一个音频功率放大器，要求输出功率达到一定值，同时具有良好的音质和低噪声。10、利用射频技术设计一个Zigbee无线传感器网络节点，用于采集环境数据并进行短距离传输。11、假设要实现一个文本编辑器中的撤销和重做功能，需要能够高效地存储操作历史，并支持快速的回退和前进。以下哪种数据结构可能是最佳选择？（）A.数组，存储固定数量的操作历史，扩展困难B.双向链表，方便在两端进行插入和删除操作，适合存储操作历史C.树，结构复杂，不太适合存储简单的操作历史D.哈希表，查找效率高，但不便于维护操作的顺序12、运用通信网络技术，设计一个校园智能安防监控系统的网络架构，实现视频监控数据的实时传输和存储。13、设计一个太阳能路灯控制器智能管理电路，能够实现路灯的远程监控、故障诊断和节能控制等功能。14、设计一个基于STM32单片机的心率监测系统，能够实时采集人体心率数据，并通过蓝牙将数据传输到手机APP进行显示和分析。15、根据传感器原理，设计一个用于桥梁健康监测的应变传感器系统，能够实时监测桥梁的受力情况。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述如何使用随机化快速排序优化普通快速排序在某些特殊情况下的性能。2、（本题5分）详细阐述B树中节点的分裂和合并操作，以及如何保证树的平衡性和查找性能。3、（本题5分）详细论述在利用二叉树进行按层遍历的过程中，如何使用队列实现，并处理空层的情况，给出具体的算法步骤和代码实现。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线图书馆的借阅管理系统需要记录图书信息、读者信息和借阅记录，图书信息包括图书ISBN、书名、作者、出版社、可借阅状态，读者信息包括读者ID、姓名、联系方式，借阅记录包括借阅ID、读者ID、图书ISBN、借阅时间、应还时间。请设计数据结构来管理借阅数据，实现图书的借阅、归还、续借操作，查询读者的借阅历史，并统计逾期未还的图书。2、（本题5分）某公司的客户关系管理系统需要存储客户的基本信息、购买记录、投诉建议和跟进状态等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现客户信息的添加、删除、查找和修改，购买记录的分析，投诉建议的处理和跟进状态的更新，并能够对客户进行分类和价值评估。3、（本题5分）在一个图书馆的文献检索系统中，需要记录文献信息、分类目录和检索历史。文献信息包括文献ID、文献标题、作者、出版年份、摘要，分类目录包括目录ID、目录名称、父目录ID，检索历史包括检索ID、用户ID、检索关键词、检索时间。请设计数据结构来管理文献检索数据，实现文献的快速检索、分类浏览、检索历史记录，并根据检索历史推荐相关文献。4、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。5、（本题5分）某社交网络的消息推送系统需要对用户的消息进行管理。消息包括发送者ID、接收者ID、消息内容、发送时间等。这些消息以环形队列的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发送时间顺序推送消息给接收者；（2）用户读取消息后删除已读消息；（3）查询某个用户未读消息的数量；（4）当队列满时，如何处理新的消息。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本