昆明理工大学《数据结构与算法基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法基础》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、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2、设计一个基于微控制器（如STM32）的温度监测与控制系统，能够实时采集温度数据，当温度超过设定阈值时进行报警并启动降温设备。3、设计一个射频电路中的功率放大器线性化方案，提高放大器的线性度和效率。4、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持AM、FM、PM等调制方式。5、在一个有n个顶点的无向图中，若要判断图中是否存在回路，使用深度优先遍历算法，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e为边数C.O(n^2)D.O(logn)6、设计一个简单的数字音频解码器，能够解码常见的音频格式如MP3、WAV等，给出硬件设计和解码算法。7、设计一个基于无线通信模块的远程抄表系统，实现对电表、水表、气表数据的远程采集。8、假设在一个实时交通监控系统中，需要不断地接收车辆的位置信息，并快速判断某一区域内车辆的拥堵情况。为了有效地存储和处理这些实时数据，以下哪种数据结构可以提供快速的查询和更新操作？（）A.红黑树B.线段树C.B树D.图9、假设正在设计一个内存管理系统，需要有效地分配和回收内存块，并能够快速地查找合适大小的空闲内存区域。以下哪种数据结构和算法常用于解决内存管理的问题？（）A.伙伴系统和首次适应算法B.堆排序和最佳适应算法C.冒泡排序和最坏适应算法D.快速排序和循环首次适应算法10、假设正在开发一个文本编辑软件，需要能够快速地对输入的文本进行插入、删除和查找操作。同时，要能够高效地实现文本的回退和重做功能。为了满足这些需求，以下哪种数据结构可能是最优的选择？（）A.顺序表，存储文本数据，操作简单直接B.双向链表，方便在任意位置进行插入和删除C.栈，用于实现回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串11、利用数字逻辑电路设计一个交通流量统计系统，能够对道路上的车辆数量进行实时统计和分析。12、利用数字逻辑电路设计一个数字频率合成器，能够产生高精度、高稳定性的频率信号。13、设计一个简单的工业自动化控制系统，实现对生产线上设备的运行控制和状态监测，阐述系统的架构和控制策略。14、栈和队列在计算机程序设计中有广泛的应用。以下关于栈和队列应用场景的描述，错误的是：（）A.栈可以用于表达式求值、函数调用等B.队列可以用于实现广度优先搜索、任务调度等C.栈和队列不能同时用于一个程序中，会导致冲突D.栈和队列可以用于实现递归算法的非递归形式15、设计一个数字音频处理中的音频降噪系统，分析降噪效果和对音质的影响。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释二叉搜索树的概念和特点，分析其查找、插入和删除操作的时间复杂度，并讨论如何保持其平衡性。2、（本题5分）详细阐述如何在一个带权有向图中判断是否存在负权回路。3、（本题5分）论述队列的先进先出特性，以及如何通过循环队列实现高效的存储和操作。4、（本题5分）深入解释在队列的实现中，循环队列和链式队列的区别，以及它们在不同场景下的适用性。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）某在线宠物领养平台需要记录宠物的信息、领养人的申请和审核状态。设计一种数据结构和算法，确保宠物能够找到合适的领养家庭。3、（本题5分）某电商平台的促销活动管理系统需要记录活动信息和参与用户信息，活动信息包括活动ID、活动名称、活动规则、开始时间、结束时间，参与用户信息包括用户ID、活动ID、参与时间。设计数据结构来存储这些数据，能够快速查询活动详情、统计参与人数、判断用户是否参与活动，并在活动结束后进行数据清理。4、（本题5分）假设有一个电商网站，需要实时处理大量的订单信息。订单信息包括订单号、商品名称、购买数量、客户姓名、收货地址等。请设计合适的数据结构来存储和管理这些订单数据，并实现订单的快速插入、查找、修改和删除操作，同时能够高效地统计不同商品的销售数量。5、（本题5分）一个在线订餐平台的厨房管理系统需要记录菜品制作进度、厨师分配和出餐时间。菜品制作进度包括进度ID、菜品ID、制作阶段、完成时间，厨师分配包括分配ID、菜品ID、厨师ID，出餐时间包括出餐ID、菜品ID、时间。请设计数据结构来管理厨房数据，实现菜品制作的监控、厨师工作的合理安排、出餐时间的准确预测，并优化厨房工作流程。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个算法，用邻接矩阵表示一个无向图，计算图中任意两个顶点之间的最短路径长度。2、（本题10分）设计一个程