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2頁，共2頁茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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)計一個高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，采用固態(tài)硬盤，存儲容量達(dá)到1TB，讀寫速度不低于500MB/s，說明硬件選型和接口設(shè)計。2、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的語音降噪系統(tǒng)，能夠有效降低環(huán)境噪聲對語音信號的影響，提高語音質(zhì)量。3、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，有多種方法可以提高性能。假設(shè)我們正在優(yōu)化一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是優(yōu)化的基礎(chǔ)B.利用緩存局部性原理可以提高數(shù)據(jù)訪問的效率C.過度的優(yōu)化可能會導(dǎo)致代碼的復(fù)雜性增加，反而降低了可維護(hù)性D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化只需要考慮時間復(fù)雜度的降低，空間復(fù)雜度可以忽略4、設(shè)計一個音頻混音器，能夠?qū)⒍嗦芬纛l信號進(jìn)行混合，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。5、哈夫曼樹是一種特殊的帶權(quán)路徑長度最短的二叉樹，在數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。以下關(guān)于哈夫曼樹的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.哈夫曼樹的構(gòu)建過程基于貪心算法，每次選擇權(quán)值最小的兩個節(jié)點(diǎn)合并B.通過哈夫曼樹可以為字符編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效壓縮C.哈夫曼樹的帶權(quán)路徑長度是所有葉子節(jié)點(diǎn)的權(quán)值乘以路徑長度之和D.不同的字符集和權(quán)值分布會得到相同的哈夫曼樹結(jié)構(gòu)6、考慮一個物流配送系統(tǒng)，需要規(guī)劃車輛的行駛路線，使得配送成本最小。假設(shè)城市之間的道路可以表示為一個有權(quán)圖，以下哪種算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常用于解決這個問題？（）A.深度優(yōu)先搜索算法和鄰接矩陣B.廣度優(yōu)先搜索算法和鄰接表C.迪杰斯特拉算法和優(yōu)先隊(duì)列D.弗洛伊德算法和數(shù)組7、使用單片機(jī)設(shè)計一個智能電子秤系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量物體重量，并具有去皮、計價等功能。8、根據(jù)數(shù)字信號處理知識，設(shè)計一個語音降噪系統(tǒng)，能夠有效去除環(huán)境噪聲，提高語音清晰度。9、設(shè)計一個基于傳感器的智能空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測空氣中的PM2.5、甲醛、TVOC等污染物濃度，并通過物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。10、設(shè)計一個基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的上升、下降、停靠、開門、關(guān)門等功能，并具備超載報警和故障診斷功能。11、在一個操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，多個進(jìn)程需要競爭CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級和等待時間進(jìn)行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理進(jìn)程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進(jìn)程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡單記錄進(jìn)程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲進(jìn)程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級調(diào)整進(jìn)程位置12、設(shè)計一個音頻混音控制臺，能夠同時處理多路音頻輸入，實(shí)現(xiàn)音量調(diào)節(jié)、平衡控制等功能，給出系統(tǒng)方案和電路實(shí)現(xiàn)。13、設(shè)計一個數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)擴(kuò)展電路，能夠增加調(diào)制解調(diào)的方式和速度，并且具有糾錯功能。14、設(shè)計一個簡單的圖像采集系統(tǒng)，使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)，并通過接口傳輸?shù)接嬎銠C(jī)進(jìn)行處理和顯示，包括硬件接口設(shè)計和驅(qū)動程序編寫。15、設(shè)計一個基于模擬比較器的電池電量監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)電量低于設(shè)定值時進(jìn)行報警提示。16、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實(shí)現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。17、設(shè)計一個基于藍(lán)牙4.2技術(shù)的智能手環(huán)，能夠監(jiān)測運(yùn)動數(shù)據(jù)（如步數(shù)、距離、消耗卡路里等）和睡眠質(zhì)量。18、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。19、假設(shè)正在設(shè)計一個程序，用于管理學(xué)生的成績信息，包括學(xué)號、姓名、各科成績等。需要支持快速插入新的學(xué)生成績、按照成績進(jìn)行排序以及查找特定學(xué)生的成績。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最理想的？（）A.使用鏈表存儲學(xué)生信息，再使用冒泡排序進(jìn)行排序B.用數(shù)組存儲學(xué)生信息，采用快速排序算法排序C.構(gòu)建二叉搜索樹來存儲學(xué)生信息，實(shí)現(xiàn)快速查找和排序D.利用哈希表存儲學(xué)生信息，不進(jìn)行排序操作20、對于一個棧，進(jìn)行入棧和出棧操作時，如果棧頂指針top初始值為-1，當(dāng)進(jìn)行了一系列操作后，top的值為0，此時棧的狀態(tài)是？（）A.棧為空B.棧中只有一個元素C.棧已滿D.棧出錯21、在一個有n個頂點(diǎn)的帶權(quán)有向圖中，使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求從源點(diǎn)到其他各頂點(diǎn)的最短路徑，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)22、設(shè)計一個基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測土壤溫度、濕度、酸堿度等參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)自動灌溉和施肥控制。23、設(shè)計一個簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。24、設(shè)計一個集成電路制造中的化學(xué)氣相沉積（CVD）設(shè)備控制系統(tǒng)，優(yōu)化工藝參數(shù)。25、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于智能農(nóng)業(yè)的土壤肥力檢測系統(tǒng)，能夠快速檢測土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述基數(shù)排序算法的基本思想和適用場景，并說明其時間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，如何通過平衡調(diào)整操作減少節(jié)點(diǎn)的移動次數(shù)。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在具有n個頂點(diǎn)的圖中，如何進(jìn)行深度優(yōu)先遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)，并使用棧來輔助遍歷過程，給出具體的算法步驟和代碼。4、（本題5分）數(shù)組作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？在什么情況下適合使用數(shù)組，什么情況下不適合？三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用雙向鏈表和迪杰斯特拉算法，設(shè)計一個程序，為一個城市的垃圾回收路線進(jìn)行規(guī)劃，使運(yùn)輸成本最低。2、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個二叉樹中找出所有節(jié)點(diǎn)值之和最大的子樹。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，利用平衡二叉樹存儲用戶的年齡和性別，實(shí)現(xiàn)年齡的范圍查找和性別統(tǒng)計。4、（本題5分）研究AVL樹在插入和刪除操作時平衡調(diào)整對樹整體結(jié)構(gòu)的影響，提出優(yōu)化。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用基數(shù)排序算法對一個圖的頂點(diǎn)編號進(jìn)行排序。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某公司的文檔管理系統(tǒng)需要存儲各類文檔，包括文檔名稱、作者、創(chuàng)建時間、修改時間、文檔內(nèi)容等信息。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來高效地存儲和檢索這些文檔，支持按作者、創(chuàng)建時間、文檔類型等條件進(jìn)行快速查詢，并能方便地進(jìn)行文檔的添加、刪除和修改操作。2、（本題10分）某在線音樂平臺的歌曲管理系統(tǒng)需要存儲歌曲信息，如歌曲編號、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定歌曲、按照播放次數(shù)