石家庄城市经济职业学院《数据结构与算法分析》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法分析》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、设计一个数字图像处理中的图像压缩质量评估系统，包括客观和主观评估指标的测量。2、在数据结构的优化中，有多种方法可以提高性能。假设我们正在优化一个数据结构。以下关于数据结构优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.选择合适的数据结构和算法是优化的基础B.利用缓存局部性原理可以提高数据访问的效率C.过度的优化可能会导致代码的复杂性增加，反而降低了可维护性D.数据结构的优化只需要考虑时间复杂度的降低，空间复杂度可以忽略3、B树和B+树常用于数据库和文件系统中。假设我们正在分析一个B树的结构。以下关于B树和B+树的描述，哪一项是不准确的？（）A.B树的阶数越大，树的高度越小，查找效率越高B.B+树的所有叶子节点通过指针连接成一个链表，便于范围查询C.B树和B+树在插入和删除节点时，都需要进行分裂和合并操作来保持树的结构D.B树和B+树只适用于数据量较小的情况，对于大规模数据不适用4、利用数字电路技术，设计一个银行自动取款机的控制系统，实现取款、存款、转账等功能。5、设计一个基于DSP的图像压缩系统，实现对图像数据的高效压缩，给出系统的硬件实现和算法优化。6、在数据结构的教学中，案例分析是一种有效的方法。以下关于案例分析的描述，不准确的是：（）A.选择实际的应用案例，如学生成绩管理系统、图书管理系统等，展示数据结构的应用B.通过对案例的分析，让学生理解如何根据需求选择合适的数据结构和算法C.案例分析可以帮助学生将抽象的数据结构概念与具体的问题解决联系起来D.案例分析只适用于简单的数据结构，对于复杂的数据结构和算法不适用7、设计一个音频分频器电路，将音频信号分为高音、中音和低音，给出电路结构和元件参数计算。8、设计一个基于单片机的太阳能充电控制器，能够实现对太阳能电池板的最大功率跟踪和蓄电池的充电管理。9、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。10、设计一个基于蓝牙技术的无线传感器网络节点，能够采集环境温度、湿度和光照等信息，并将数据发送到手机终端，说明节点的硬件设计和软件流程。11、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，给出算法原理和代码实现。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、设计一个基于蓝牙和传感器的智能环境监测系统，监测温度、湿度、光照等环境参数。14、设计一个简单的数字通信系统的同步模块，实现位同步、帧同步等功能，阐述同步模块的设计和性能测试。15、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于深度优先搜索的描述，不正确的是（）A.采用栈来实现B.可能会出现重复访问节点的情况C.对于连通图，能遍历到所有节点D.可以用于求解图的连通分量16、利用数字电路技术，设计一个地铁自动检票系统，实现车票验证、扣费和闸机控制功能。17、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。18、在一个循环队列中，队头指针指向队头元素的前一个位置，队尾指针指向队尾元素。假设队列的最大容量为10，当前队头指针为5，队尾指针为8。此时，如果进行入队操作，新元素应该存储在哪个位置？（）A.9B.0C.8D.719、在图的存储结构中，邻接多重表主要用于无向图的存储。对于邻接多重表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.邻接多重表能够减少在无向图中存储边时的冗余信息B.便于对边进行删除和插入操作C.邻接多重表的空间复杂度比邻接表低D.邻接多重表在查找边的信息时效率比邻接矩阵高20、设计一个数字信号调制解调多模式电路，能够支持多种调制解调方式，提高通信的灵活性。21、设计一个基于Arduino的智能宠物喂食器，能够根据设定的时间和食量自动为宠物投放食物，并通过手机APP进行远程控制和监控。22、在数据结构的性能评估中，时间复杂度和空间复杂度是重要的指标，以下关于它们的说法，错误的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行所需的时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法执行所需的存储空间与输入规模之间的关系C.优先考虑时间复杂度较低的算法，空间复杂度可以忽略不计D.对于一些特殊的应用场景，可能需要在时间复杂度和空间复杂度之间进行权衡23、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。24、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的说法，不正确的是：（）A.冒泡排序通过反复比较相邻元素并交换位置，将最大（或最小）元素逐步“浮”到数组的一端B.冒泡排序在最好情况下的时间复杂度为O(n)，在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，即相同元素的相对顺序在排序前后保持不变D.冒泡排序的空间复杂度较高，需要额外的大量存储空间25、设计一个太阳能充电控制器，能够对12V的蓄电池进行充电管理，实现过充、过放保护，描述电路原理和控制策略。26、在一个需要频繁合并和查找集合元素所属集合的场景中，例如在图像处理中合并相似的区域，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.并查集，能够高效地进行集合的合并和查找B.二叉搜索树，主要用于元素的查找和排序C.图，用于表示复杂的关系，对于简单的集合操作可能过于复杂D.链表，合并和查找操作效率较低27、对于一个经常需要在头部和尾部进行插入和删除操作的线性数据结构，假设我们正在设计一个程序来管理一个排队系统。以下哪种数据结构最为合适？（）A.栈B.队列C.双端队列D.循环队列28、设计一个基于锁相环的频率跟踪系统，能够实时跟踪输入信号的频率变化，并输出与之同步的信号。29、基于通信协议的自适应调整技术设计一个动态网络通信系统，能够根据网络状况自动优化传输参数。30、设计一个数字信号发生器扩展电路，能够增加信号发生器的输出信号类型和参数调节范围，并且具有脉冲宽度调制功能。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）一个学校的教师教学评价管理系统需要存储教师评价信息，如教师编号、教师姓名、评价课程、评价分数、评价内容等。系统要能够快速查找特定教师的评价、按照评价分数对教师进行排序、新增评价、修改评价以及删除评价。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能分析。3、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。4、（本题5分）在一个在线论坛的帖子管理系统中，帖子有不同的主题、发布者、发布时间、回复数量等属性。设计数据结构来存储帖子信息，支持帖子的发布、删除、置顶、加精等操作，能够快速按主题、发布时间、回复数量等条件对帖子进行排序和查询。5、（本题5分）一个城市的公共交通系统需要实时跟踪公交车的位置和行驶路线，为乘客提供准确的到站时间预测。设计一种数据结构和算法，能够高效地处理车辆位置信息，计算到站时间。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入探讨在一个具有n个元素的二叉搜索树中，如何删除一个值为x且有两个子节点的节点。2、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用归并排序算法实现非递归的版本？3、（本题5分）论述在二叉搜索树的迭代器实现中，如何按照中序遍历的顺序访问节点。4、（本题5分）详细说明如何对一个平衡