學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁吉林師范大學博達學院

《數據結構與算法》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關于棧的描述，錯誤的是（）A.棧的操作遵循后進先出（LIFO）原則B.入棧和出棧操作的時間復雜度都為O(1)C.棧可以用數組或鏈表來實現D.棧只能用于實現簡單的數值計算，不能用于復雜的算法2、設計一個太陽能路燈控制器智能管理與節能優化電路，能夠實現路燈的智能管理和節能優化，提高能源利用效率。3、設計一個基于數字圖像處理的目標跟蹤系統，能夠在視頻中實時跟蹤特定目標的運動軌跡。4、遞歸是一種編程技術，在數據結構和算法中經常用到。以下關于遞歸的描述，錯誤的是：（）A.遞歸函數直接或間接調用自身B.遞歸算法通常比非遞歸算法更簡潔易懂C.遞歸算法的執行效率總是高于非遞歸算法D.遞歸在處理某些問題時，如樹和圖的遍歷，非常方便5、在圖的最短路徑問題中，Dijkstra算法是一種常用的算法。以下關于Dijkstra算法的描述中，不正確的是（）A.該算法適用于有向圖和無向圖B.算法從起始頂點開始，逐步計算到其他頂點的最短路徑C.算法通過不斷更新頂點的距離值來找到最短路徑D.算法的時間復雜度為O(n^2)，其中n是頂點的數量6、設計一個簡單的數字存儲示波器，能夠采集和顯示輸入信號的波形，包括硬件采集電路和軟件顯示界面的設計。7、設計一個基于FPGA的數字信號濾波系統，支持在線參數調整和實時濾波，給出硬件設計和濾波算法優化。8、根據傳感器原理，設計一個用于火災預警的煙霧傳感器系統，能夠及時發出報警信號。9、使用集成電路設計一個音頻功率放大器，要求輸出功率達到一定值，同時具有良好的音質和低噪聲。10、利用射頻技術設計一個Zigbee無線傳感器網絡節點，用于采集環境數據并進行短距離傳輸。11、假設要實現一個文本編輯器中的撤銷和重做功能，需要能夠高效地存儲操作歷史，并支持快速的回退和前進。以下哪種數據結構可能是最佳選擇？（）A.數組，存儲固定數量的操作歷史，擴展困難B.雙向鏈表，方便在兩端進行插入和刪除操作，適合存儲操作歷史C.樹，結構復雜，不太適合存儲簡單的操作歷史D.哈希表，查找效率高，但不便于維護操作的順序12、運用通信網絡技術，設計一個校園智能安防監控系統的網絡架構，實現視頻監控數據的實時傳輸和存儲。13、設計一個太陽能路燈控制器智能管理電路，能夠實現路燈的遠程監控、故障診斷和節能控制等功能。14、設計一個基于STM32單片機的心率監測系統，能夠實時采集人體心率數據，并通過藍牙將數據傳輸到手機APP進行顯示和分析。15、根據傳感器原理，設計一個用于橋梁健康監測的應變傳感器系統，能夠實時監測橋梁的受力情況。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述如何使用隨機化快速排序優化普通快速排序在某些特殊情況下的性能。2、（本題5分）詳細闡述B樹中節點的分裂和合并操作，以及如何保證樹的平衡性和查找性能。3、（本題5分）詳細論述在利用二叉樹進行按層遍歷的過程中，如何使用隊列實現，并處理空層的情況，給出具體的算法步驟和代碼實現。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線圖書館的借閱管理系統需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時間、應還時間。請設計數據結構來管理借閱數據，實現圖書的借閱、歸還、續借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統計逾期未還的圖書。2、（本題5分）某公司的客戶關系管理系統需要存儲客戶的基本信息、購買記錄、投訴建議和跟進狀態等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現客戶信息的添加、刪除、查找和修改，購買記錄的分析，投訴建議的處理和跟進狀態的更新，并能夠對客戶進行分類和價值評估。3、（本題5分）在一個圖書館的文獻檢索系統中，需要記錄文獻信息、分類目錄和檢索歷史。文獻信息包括文獻ID、文獻標題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索關鍵詞、檢索時間。請設計數據結構來管理文獻檢索數據，實現文獻的快速檢索、分類瀏覽、檢索歷史記錄，并根據檢索歷史推薦相關文獻。4、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統需要記錄圖書的借閱者、借閱時間、應還時間、是否逾期等信息。設計數據結構來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續借等操作，能夠及時提醒借閱者歸還圖書并統計圖書的借閱頻率。5、（本題5分）某社交網絡的消息推送系統需要對用戶的消息進行管理。消息包括發送者ID、接收者ID、消息內容、發送時間等。這些消息以環形隊列的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）按照發送時間順序推送消息給接收者；（2）用戶讀取消息后刪除已讀消息；（3）查詢某個用戶未讀消息的數量；（4）當隊列滿時，如何處理新的消息。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本