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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（C描述）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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)一個基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測功能。2、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以3、設(shè)計(jì)一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺。4、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)于字符串的描述，錯誤的是：（）A.字符串可以用字符數(shù)組或指針來表示，常見的操作包括字符串的連接、比較、查找等B.樸素的字符串匹配算法時間復(fù)雜度較高，KMP算法通過利用已匹配的部分信息提高了匹配效率C.字符串的存儲方式會影響其操作的效率，例如使用動態(tài)分配內(nèi)存的方式可以更靈活地處理長度變化的字符串D.字符串的操作都是簡單的基本運(yùn)算，其時間復(fù)雜度都為O(1)，與字符串的長度無關(guān)5、使用集成電路設(shè)計(jì)一個ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)。6、設(shè)計(jì)一個高速串行通信接口，采用USBType-C接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說明硬件實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧。7、設(shè)計(jì)一個音頻功率放大器保護(hù)電路，能夠在功放出現(xiàn)故障時自動切斷電源，保護(hù)揚(yáng)聲器和功放電路。8、設(shè)計(jì)一個數(shù)字電壓表校準(zhǔn)電路，能夠?qū)?shù)字電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，提高測量精度。9、設(shè)計(jì)一個溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析與預(yù)警電路，能夠?qū)囟葌鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)溫度異常時發(fā)出預(yù)警信號。10、在一個實(shí)時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要不斷地接收新的數(shù)據(jù)，并在固定的時間間隔內(nèi)計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)信息。為了高效地完成這些計(jì)算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.雙端隊(duì)列，存儲最新的數(shù)據(jù)B.優(yōu)先隊(duì)列，快速獲取最大和最小數(shù)據(jù)C.循環(huán)隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪轉(zhuǎn)存儲D.有序數(shù)組，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算11、設(shè)計(jì)一個±12V轉(zhuǎn)±5V的DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路，輸出電流不小于0.5A，給出原理圖和PCB布線。12、設(shè)計(jì)一個簡單的太陽能充電控制器，能夠?qū)⑻柲茈姵匕遢敵龅碾娔苡行У卮鎯Φ叫铍姵刂校⒎乐惯^充和過放。13、設(shè)計(jì)一個基于藍(lán)牙低功耗和Wi-Fi的雙模通信模塊，實(shí)現(xiàn)靈活的通信方式選擇，描述模塊的硬件組成和通信協(xié)議。14、考慮一個在線購物車系統(tǒng)，需要存儲用戶添加的商品信息，包括商品ID、數(shù)量和價格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹，根據(jù)商品ID存儲B.鏈表，動態(tài)管理商品信息C.數(shù)組，順序存儲購物車內(nèi)容D.哈希表，快速定位商品15、設(shè)計(jì)一個光通信收發(fā)系統(tǒng)，包括光源的驅(qū)動電路、光探測器的接收電路以及信號處理電路，評估系統(tǒng)的性能指標(biāo)。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在一個具有n個頂點(diǎn)的無向圖中，如何使用并查集算法判斷圖中是否存在橋，給出算法思路和代碼框架。2、（本題5分）解釋如何判斷一個圖是否為二部圖，給出相應(yīng)的算法和代碼實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）解釋字符串匹配的常見算法，如暴力匹配算法、KMP算法，分析它們的時間復(fù)雜度和改進(jìn)思路。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要存儲社團(tuán)的信息，如社團(tuán)編號、社團(tuán)名稱、社團(tuán)負(fù)責(zé)人、社團(tuán)成員名單、活動安排等。系統(tǒng)要支持快速查找特定社團(tuán)、按照社團(tuán)成員數(shù)量對社團(tuán)進(jìn)行排序、社團(tuán)納新和退社操作、修改社團(tuán)活動安排。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評估。2、（本題5分）一個在線音樂平臺需要管理大量的音樂文件信息，包括歌曲名稱、歌手、專輯、時長、播放次數(shù)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲音樂文件信息，支持快速查找、排序和更新歌曲信息，并能夠統(tǒng)計(jì)歌手的歌曲播放總次數(shù)和熱門歌曲排行榜。3、（本題5分）一個股票交易系統(tǒng)需要實(shí)時處理大量的股票交易數(shù)據(jù)，包括股票代碼、交易時間、交易價格、交易數(shù)量、買賣方向等。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些交易數(shù)據(jù)，能夠快速查詢特定股票的交易記錄、按時間排序交易、計(jì)算某段時間內(nèi)的股票均價，并支持新交易的插入和舊交易的刪除。4、（本題5分）一個在線課程平臺的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時間、批改分?jǐn)?shù)、評語。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)完成情況。5、（本題5分）某社交平臺需要存儲用戶的好友關(guān)系數(shù)據(jù)。每個用戶有一個唯一的用戶ID，好友關(guān)系是雙向的。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示用戶之間的好友關(guān)系，能夠快速查詢某個用戶的好友列表、判斷兩個用戶是否為好友、添加或刪除好友關(guān)系，并計(jì)算用戶的好友數(shù)量。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個隊(duì)列