广东青年职业学院《数据结构和算法》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构和算法》2023-2024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、设计一个基于PLC的污水处理厂曝气池控制系统，实现对曝气强度和时间的精确控制。2、利用射频电路设计一个Wi-Fi信号放大器，增强特定区域内的Wi-Fi信号覆盖。3、在一个长度为n的顺序表中，删除第i个元素（1<=i<=n），需要移动的元素个数为（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-14、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5、对于一个需要快速判断两个字符串是否相似（例如编辑距离较小）的数据结构问题。以下哪种数据结构和算法的结合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比较B.后缀树和字符串匹配C.二叉搜索树和字符串遍历D.堆和字符串排序6、假设要实现一个LRU（LeastRecentlyUsed）缓存，当缓存满时，删除最近最少使用的元素。以下哪种数据结构可以有效地实现这个功能？（）A.数组结合链表，通过移动链表节点来标记使用频率B.哈希表结合双向链表，能够快速查找和调整元素顺序C.栈，后进先出，无法体现使用频率D.队列，先进先出，不能区分元素的使用频率7、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8、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。9、设计一个图像处理中的边缘检测算法，并在实际图像上进行测试和优化，分析算法的复杂度和准确性。10、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。11、设计一个基于运算放大器的仪表放大器电路，增益可调，共模抑制比大于100dB。12、设计一个射频电路中的滤波器性能优化方案，包括带宽、插入损耗和带外抑制等指标。13、设计一个基于蓝牙技术的无线数据传输系统，实现短距离设备之间的数据通信，给出系统的硬件和软件设计。14、设计一个数字图像处理系统，能够对输入的图像进行灰度化、二值化、边缘检测等基本操作，并显示处理后的结果。15、假设正在实现一个电话号码簿程序，需要快速根据姓名查找对应的电话号码。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.二叉搜索树，进行姓名查找B.冒泡排序后的数组，顺序查找C.哈希表，直接定位电话号码D.插入排序后的数组，二分查找16、设计一个基于传感器的智能火灾报警系统，能够实时监测环境中的烟雾浓度和温度，当达到报警阈值时发出声光报警信号。17、设计一个基于蓝牙的智能门锁系统，能够通过手机蓝牙开锁，并记录开锁日志，描述系统硬件和软件设计。18、考虑一个在线购物车系统，需要存储用户添加的商品信息，包括商品ID、数量和价格，并支持商品的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉搜索树，根据商品ID存储B.链表，动态管理商品信息C.数组，顺序存储购物车内容D.哈希表，快速定位商品19、设计一个光耦隔离电路，实现输入输出信号的电气隔离，给出电路设计和性能测试结果。20、在图的存储结构中，邻接多重表主要用于解决邻接表在某些操作上的不便。假设需要频繁地判断两个顶点之间是否存在边，以下关于邻接多重表的特点，哪个是相关的优势（）A.节省存储空间B.便于边的删除和插入C.快速判断边的存在性D.以上都不是21、在数据结构中，查找操作也是常见的操作之一。顺序查找适用于无序数组，其平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(logn)D.O(1)22、设计一个基于数字信号处理的图像识别系统，能够识别特定的物体或图案。23、设计一个模拟集成电路中的反馈放大器，实现特定的增益和带宽要求，分析反馈对稳定性的影响。24、设计一个程控衰减器，衰减量可在0至60dB范围内程控调节，精度为1dB，给出电路实现和控制逻辑。25、利用数字逻辑电路设计一个密码锁控制系统，通过输入正确的密码实现开锁，具有错误输入报警功能。26、根据传感器原理，设计一个用于智能家居的人体红外感应系统，能够实现自动开灯、关空调等智能控制。27、设计一个基于运算放大器的仪表放大器，具有高共模抑制比和高增益，用于测量小信号。28、快速排序是一种高效的排序算法。关于快速排序的原理和性能，以下叙述错误的是（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将待排序序列分为两部分B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.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D.快速排序是一种稳定的排序算法29、设计一个简单的太阳能路灯控制器，能够根据日照时间和环境亮度自动控制路灯的开启和关闭。30、设计一个无线通信系统中的抗衰落接收电路，能够有效应对多径衰落，提高信号接收质量，并进行性能测试。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某医院的体检管理系统需要记录体检项目、体检人员信息、体检结果和建议等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现体检项目的设置，体检人员信息的录入，体检结果的存储和分析，以及个性化的体检建议生成，并能够快速查询和统计体检数据。2、（本题5分）某电商仓库管理系统需要存储货物的种类、数量、存放位置和入库出库时间等信息。请设计合适的数据结构来存储货物信息，支持货物的入库、出库、盘点和库存查询操作，并能够根据货物的入库时间和保质期进行优先出库处理。3、（本题5分）某电商平台需要对商品的销售数据进行分析和处理。销售数据包括商品编号、销售数量、销售日期等信息。请设计合适的数据结构来存储这些数据，并实现以下功能：快速查找特定商品在某段时间内的销售总量；按照销售数量对商品进行排序；能够方便地插入和删除销售记录。请详细描述数据结构的选择、算法设计以及代码实现。4、（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。5、（本题5分）一个在线图书馆系统需要管理大量的图书信息，包括书名、作者、ISBN号、出版年份、馆藏数量等。设计一种数据结构来存储这些图书信息，实现图书的添加、删除、查找、借阅和归还操作，并能够快速统计各类图书的馆藏数量和借阅频率。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个链表中，如何查找链表的中间结点？2、（本题5分）详细说明在树的应用中，如何使用二叉树实现表达式求值或存储文件系统的目录结构。3、（本题5分）论述伸展树在处理有序数据时的性能特点和优化方法。4、（本题5分）什么是二叉树的高度？如何计算二