江西农业大学南昌商学院《数据结构及应用算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构及应用算法》2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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、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2、运用电子信息工程知识，设计一个智能电网的监控与管理系统，实现电力参数监测、故障诊断和远程控制。3、想象一个需要对一组数据进行范围查询（例如查找大于某个值且小于另一个值的数据）的场景，以下哪种数据结构可能是最有效的？（）A.二叉搜索树，通过中序遍历可以实现范围查询，但效率一般B.线段树，专门用于高效的区间查询和更新C.哈希表，不便于进行范围查询D.队列，先进先出，无法实现范围查询4、在一个实时数据处理系统中，需要不断地接收新的数据，并在固定的时间间隔内计算数据的平均值、中位数和标准差等统计信息。为了高效地完成这些计算，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.双端队列，存储最新的数据B.优先队列，快速获取最大和最小数据C.循环队列，实现数据的轮转存储D.有序数组，便于进行统计计算5、在一个具有n个顶点和m条边的无向图中，使用邻接表存储，空间复杂度大约是多少？（）A.O(n+m)B.O(n^2)C.O(m^2)D.O(nm)6、设计一个基于数字电路的简单密码锁系统，要求能够通过输入正确的数字密码解锁，密码错误时有报警提示，且密码可修改。7、设计一个基于锁相环的时钟同步系统，能够使多个设备的时钟保持同步，同步精度不大于1μs。8、设计一个无线传感器网络中的能量有效数据采集方案，分析节点能耗和数据准确性。9、设计一个数字信号调制解调纠错电路，能够对调制解调过程中的错误进行检测和纠正，提高通信的可靠性。10、设计一个基于FPGA的图像缩放系统，能够对输入图像进行任意比例的缩放，说明算法原理和硬件实现。11、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序12、设计一个用于电动汽车的电池管理系统（BMS），能够监测电池电压、电流、温度等参数，实现均衡充电和过充过放保护，阐述系统架构和控制策略。13、设计一个简单的数字图像加密和解密系统，采用加密算法保证图像安全，给出系统设计和加密效果评估。14、根据数字电路原理，设计一个具有自动计数和显示功能的电子计数器，可用于工业生产中的产品计数。15、在树的遍历方式中，前序遍历、中序遍历和后序遍历是常见的三种方式。对于这三种遍历方式，以下描述哪一项是不正确的？（）A.前序遍历首先访问根节点，然后递归地遍历左子树和右子树B.中序遍历首先递归地遍历左子树，然后访问根节点，最后递归地遍历右子树C.后序遍历首先递归地遍历左子树和右子树，然后访问根节点D.对于同一棵树，无论采用哪种遍历方式，得到的节点序列都是相同的16、利用电力电子技术设计一个充电桩控制系统，实现对电动汽车的充电管理和保护功能。17、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。18、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的健康监测手环，能够采集心率、血压、步数等生理数据，并将数据传输到手机APP。19、在查找算法中，顺序查找适用于各种情况。以下关于顺序查找的描述，不正确的是：（）A.顺序查找从数组的第一个元素开始，依次比较每个元素B.顺序查找的时间复杂度为O(n)C.顺序查找适用于有序和无序的数组D.顺序查找在元素较多的情况下效率很高20、利用集成电路设计方法，设计一款用于音频播放设备的音频功率放大器芯片，具备高效率和低失真的特性。21、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和交通流量自动调整信号灯的时长，同时具备故障检测和报警功能，提供硬件描述语言代码和仿真结果。22、设计一个基于数字信号处理的语音加密与解密系统，保障语音通信的安全。23、设计一个可编程逻辑器件（PLD）实现的简单数字逻辑功能，如加法器、计数器等，进行功能验证和性能评估。24、设计一个数字时钟收音机电路，能够显示时间、接收广播信号并播放音频，具有闹钟和定时关机功能。25、设计一个基于数字信号处理的音频降噪耳机系统，有效降低环境噪声对音频的干扰。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释并比较内部排序和外部排序的概念和方法，分析在处理大规模数据时外部排序的常用算法和策略。2、（本题5分）详细说明在图的存储中，如何处理带有多重边和自环的情况。3、（本题5分）详细描述哈夫曼树的构建过程，以及如何通过哈夫曼树进行编码和解码，解释其在数据压缩中的优势和应用场景。4、（本题5分）详细阐述在具有n个顶点的有向图中，如何判断图是否存在欧拉回路，并给出具体的算法思想和实现步骤。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用希尔排序算法对给定的数组进行排序，输出排序后的数组。2、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现对一组数据的插入、删除和遍历操作，用户可以动态地进行数据管理。3、（本题5分）设计一个哈希表程序，支持动态扩容和缩容，当元素数量超过一定阈值时自动扩容，删除元素后空间利用率低时自动缩容。4、（本题5分）设计一个程序，用邻接表表示一个带权有向图，实现SPFA算法求单源最短路径。5、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用开放寻址法的并行版本处理哈希冲突，提高性能并展示操作过程和结果。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商平台的商品推荐系统需要根据用户的浏览和购买历史为用户推荐商品。系统需要存储用户的行为数据，包括用户编号、商品编号、浏览时间、购买时间等。请设计合适的数据结构和算法，能够快速分析用户行为，为用户生成个性化的商品推荐，并给出代码实现和性能评估。2、（本题10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