學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁長沙文創(chuàng)藝術(shù)職業(yè)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法綜合設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對ASK、FSK、PSK等調(diào)制信號的解調(diào)。2、設(shè)計(jì)一個基于Wi-Fi的智能家居網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同智能家居設(shè)備之間的互聯(lián)互通和集中控制。3、設(shè)計(jì)一個無線通信模塊遠(yuǎn)距離傳輸電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)距離的無線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離達(dá)到1公里以上。4、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的敘述中，不正確的是（）A.平衡二叉樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡B.平衡二叉樹的左右子樹高度差絕對值不超過1C.插入和刪除操作可能會導(dǎo)致平衡二叉樹失去平衡D.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹5、對于一個需要快速計(jì)算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關(guān)算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)6、設(shè)計(jì)一個基于光纖通信的高速數(shù)據(jù)中心互聯(lián)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速傳輸和低延遲。7、歸并排序同樣是一種分治算法，它將數(shù)組不斷地分成兩半，然后將兩半合并成一個有序的數(shù)組。歸并排序的空間復(fù)雜度主要取決于：（）A.數(shù)組的初始大小B.遞歸的深度C.合并操作的次數(shù)D.數(shù)據(jù)的分布情況8、設(shè)計(jì)一個基于STM32的智能小車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動避障、循跡和藍(lán)牙遙控功能，描述硬件選型和軟件編程思路。9、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字信號編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)曼徹斯特編碼、NRZ編碼等常見編碼方式。10、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點(diǎn)值的升序排列（假設(shè)節(jié)點(diǎn)值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)數(shù)一定等于度為2的節(jié)點(diǎn)數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同11、設(shè)計(jì)一個直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑調(diào)速，包括電路設(shè)計(jì)和控制算法。12、設(shè)計(jì)一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星軌道參數(shù)計(jì)算和預(yù)測模塊，分析軌道精度。13、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，排序算法是非常重要的一部分。冒泡排序是一種簡單的排序算法，它通過反復(fù)比較相鄰的元素并交換位置來將數(shù)組排序。對于一個包含n個元素的數(shù)組，冒泡排序的最壞時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(logn)14、設(shè)計(jì)一個太陽能充電控制器，能夠?qū)μ柲茈姵匕宓妮敵鲞M(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)對蓄電池的有效充電和保護(hù)。15、考慮一個物流配送系統(tǒng)，需要根據(jù)客戶的地址和訂單需求規(guī)劃最優(yōu)的配送路線。同時，要能夠?qū)崟r更新路況信息，并重新計(jì)算最優(yōu)路線。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合最適合解決這個問題？（）A.迪杰斯特拉算法和鄰接表B.弗洛伊德算法和矩陣C.廣度優(yōu)先搜索算法和鏈表D.深度優(yōu)先搜索算法和棧二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入解釋在歸并排序算法中，如何將兩個已排序的子序列合并為一個有序序列，以及歸并排序的時間和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如函數(shù)調(diào)用棧的模擬、深度優(yōu)先搜索的非遞歸實(shí)現(xiàn)等，并說明其原理。3、（本題5分）深入解釋在最小生成樹的Prim算法中，如何選擇邊來構(gòu)建最小生成樹，以及算法的時間復(fù)雜度分析。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個物流配送中心需要對貨物的配送路徑進(jìn)行規(guī)劃。配送地點(diǎn)以圖的形式表示，邊的權(quán)重表示兩地之間的距離。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑；（2）判斷圖中是否存在負(fù)權(quán)邊，如果有，如何處理；（3）使用弗洛伊德算法計(jì)算所有點(diǎn)對之間的最短路徑；（4）如果新增一個配送地點(diǎn)，如何更新最短路徑。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一家酒店的預(yù)訂系統(tǒng)需要記錄房間信息和預(yù)訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價(jià)格、可預(yù)訂狀態(tài)，預(yù)訂記錄包括預(yù)訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理預(yù)訂數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)房間的快速預(yù)訂、取消預(yù)訂、查詢房間可用性，并統(tǒng)計(jì)不同時間段的預(yù)訂率。3、（本題5分）在一個在線電影票務(wù)系統(tǒng)中，需要管理電影院信息、影片排片、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計(jì)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持電影院和影片的添加、刪除和修改，座位的預(yù)訂和取消，票房數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠?qū)崟r顯示座位的預(yù)訂情況和優(yōu)化排片策略。4、（本題5分）某城市的交通流量監(jiān)測系統(tǒng)需要對各個路口的車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。路口信息和車流量數(shù)據(jù)以廣義表的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)某個時間段內(nèi)某個路口的車流量；（2）找出車流量最大的路口；（3）當(dāng)路口設(shè)置發(fā)生變化時，更新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（4）按照車流量對路口進(jìn)行排序。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）在一個在線教育平臺中，需要管理課程資源、學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、作業(yè)和考試成績等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資源的上傳、下載和更新，學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的跟蹤，作業(yè)的布置和批改，考試成績的記錄和分析，并能夠根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況提供個性化的學(xué)習(xí)建議。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3