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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)入庫、出庫、存儲(chǔ)和檢索，提高倉儲(chǔ)效率。2、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)股票交易系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)記錄每只股票的最新價(jià)格，并能夠快速獲取價(jià)格最高和最低的股票。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這個(gè)需求？（）A.平衡二叉搜索樹，存儲(chǔ)股票價(jià)格信息B.鏈表，順序更新股票價(jià)格C.哈希表，映射股票代碼和價(jià)格D.棧，存儲(chǔ)價(jià)格變化3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于紅外傳感器的自動(dòng)感應(yīng)水龍頭控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到人手時(shí)自動(dòng)出水，一段時(shí)間后自動(dòng)停水。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻傳輸和遠(yuǎn)程控制，闡述系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。5、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和動(dòng)態(tài)范圍壓縮功能的音頻處理系統(tǒng)，提高音頻質(zhì)量，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估。6、對于一個(gè)經(jīng)常需要在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)程序來管理一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊(duì)列C.雙端隊(duì)列D.循環(huán)隊(duì)列7、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，能夠采集和顯示輸入信號(hào)的波形，包括硬件采集電路和軟件顯示界面的設(shè)計(jì)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙4.2技術(shù)的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質(zhì)量。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，能夠通過電力線載波通信將電表數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅鳎瑢?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能。10、字符串在計(jì)算機(jī)程序中經(jīng)常被處理，也有相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作。以下關(guān)于字符串的存儲(chǔ)和操作，錯(cuò)誤的是：（）A.字符串可以采用定長數(shù)組存儲(chǔ)，也可以采用動(dòng)態(tài)分配的字符指針存儲(chǔ)B.字符串的比較操作可以逐個(gè)字符比較，也可以使用庫函數(shù)直接比較C.字符串的拼接操作通常需要重新分配內(nèi)存空間，以容納拼接后的結(jié)果D.字符串的查找操作只能從字符串的開頭開始，不能從中間位置開始11、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。在眾多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，線性表是一種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表具有多種存儲(chǔ)方式，如順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。順序存儲(chǔ)的線性表在插入和刪除元素時(shí)，可能會(huì)面臨較大的移動(dòng)操作。假設(shè)一個(gè)順序存儲(chǔ)的線性表已經(jīng)存儲(chǔ)了大量元素，現(xiàn)在需要在中間位置插入一個(gè)新元素，以下關(guān)于這種操作的描述，正確的是：（）A.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)B.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.插入操作無需移動(dòng)元素D.插入操作的時(shí)間復(fù)雜度與元素個(gè)數(shù)無關(guān)12、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)充電樁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)汽車的充電管理和保護(hù)功能。13、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)于平衡二叉樹的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹的左右子樹高度差一定不超過1B.插入和刪除操作不會(huì)破壞平衡二叉樹的平衡性C.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。15、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用線段樹解決區(qū)間問題。以下關(guān)于線段樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.線段樹通過對區(qū)間進(jìn)行遞歸劃分，建立樹形結(jié)構(gòu)來快速回答區(qū)間查詢B.插入和刪除操作在線段樹中比較復(fù)雜，通常不常使用C.線段樹的構(gòu)建時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，查詢和更新操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)D.線段樹可以用于求解區(qū)間最大值、最小值、和等問題16、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用USB3.0接口，傳輸速率達(dá)到5Gbps，說明硬件選型和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。17、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤數(shù)據(jù)加密電路，能夠?qū)﹄娮映拥臏y量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的安全性。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。20、在一棵二叉樹中，度為0的節(jié)點(diǎn)（即葉子節(jié)點(diǎn)）個(gè)數(shù)為n0，度為2的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為n2，則該二叉樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為？（）A.n0+n2B.2n0+n2-1C.2n0+n2+1D.n0+2n221、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、動(dòng)作控制和故障診斷功能。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32微控制器的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，支持PWM調(diào)速和閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的精確調(diào)速，提供控制算法和程序框架。24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像超分辨率重建效果評(píng)估系統(tǒng)，分析重建質(zhì)量。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)，用于對輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋在鏈表中刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，如何正確更新指針以保持鏈表的完整性，并舉例說明。2、（本題5分）在哈希表中，闡述如何動(dòng)態(tài)調(diào)整哈希表的大小，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能影響。3、（本題5分）論述AVL樹的旋轉(zhuǎn)操作對樹的高度和平衡的影響。4、（本題5分）詳細(xì)說明隊(duì)列的特點(diǎn)和基本操作，闡述循環(huán)隊(duì)列是如何解決順序隊(duì)列中“假溢出”問題的，并給出循環(huán)隊(duì)列的隊(duì)空和隊(duì)滿的判斷條件。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)后綴樹在模式識(shí)別中的應(yīng)用算法，分析其效果和局限性。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)有向圖中，找出所有頂點(diǎn)的入度和出度。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，將一個(gè)二叉樹轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的森林，并輸出森林中各樹的先序遍歷序列。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)歸并排序的并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。5、（本題5分）基于字典樹結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用于快速查找和統(tǒng)計(jì)文本中出現(xiàn)的不同單詞及其頻率。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線論壇需要存儲(chǔ)帖子和回復(fù)信息。每個(gè)帖子有帖子ID、標(biāo)題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時(shí)間等，回復(fù)有回復(fù)ID、帖子ID、內(nèi)容、回復(fù)者、回復(fù)時(shí)間。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理帖子和回復(fù)數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復(fù)、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復(fù)，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)主題的帖子數(shù)量。2、（本題10分）某電商平臺(tái)的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲(chǔ)用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號(hào)、商品編號(hào)、瀏覽時(shí)間、購買時(shí)間等。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個(gè)性化的商品推薦，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評(píng)估。3、（本題10分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課