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《數據結構與算法導論》2023-2024學年第一學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20個小題，每小題1分，共20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、隊列可以用于實現廣度優先遍歷算法。在廣度優先遍歷中，以下關于隊列的使用描述錯誤的是（）A.從起始節點開始，將其入隊B.每次取出隊頭節點，并將其未訪問的鄰接節點入隊C.直到隊列為空，遍歷結束D.隊列中的節點順序與遍歷順序無關2、假設要實現一個高效的字符串匹配算法，能夠在一個長文本中快速找到給定的模式字符串的所有出現位置。以下哪種數據結構和算法的組合是常見的解決方案？（）A.KMP算法結合數組B.暴力匹配算法結合鏈表C.后綴樹D.字典樹結合貪心算法3、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設一個圖有100個頂點，如果邊的數量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定4、設計一個基于單片機的智能血壓計系統，能夠準確測量人體血壓，并通過藍牙將測量數據傳輸到手機APP進行記錄和分析。5、設計一個基于數字溫度傳感器的溫度控制系統，通過控制加熱或制冷設備，使環境溫度保持在設定范圍內。6、設計一個高速數據采集卡，采樣率達到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說明硬件選型和驅動開發。7、設計一個數字圖像處理中的圖像增強算法，并在不同類型的圖像上進行應用和效果評估。8、設計一個基于數字電位器的音量控制系統，能夠通過按鍵或旋轉編碼器調節音量大小。9、設計一個基于LTC6804的電池組監測系統，能夠同時監測多個串聯電池的電壓和溫度，給出硬件電路和軟件算法。10、考慮哈希沖突的解決方法，開放定址法和鏈地址法是常見的策略。假設一個哈希表的負載較高，容易發生沖突。以下哪種方法在這種情況下可能表現更好（）A.開放定址法B.鏈地址法C.兩種方法效果相同D.無法確定11、在一個文本處理程序中，需要對輸入的大量文本進行單詞頻率統計。也就是說，要快速確定每個單詞在文本中出現的次數。以下哪種數據結構最適合用于實現這個功能？（）A.棧，按照后進先出的原則存儲單詞B.隊列，先進先出地處理單詞C.二叉樹，對單詞進行分類存儲D.哈希表，將單詞作為鍵，出現次數作為值12、設計一個音頻放大器噪聲抑制電路，能夠降低放大器的噪聲水平，提高音頻質量。13、在樹的遍歷中，如果需要按照層次從上到下、從左到右的順序訪問節點，應該使用哪種遍歷方式（）A.先序遍歷B.中序遍歷C.后序遍歷D.層次遍歷14、利用電力電子技術設計一個電動汽車電池管理系統，實現電池狀態監測和充放電控制。15、設計一個基于單片機的智能車庫照明系統，根據車輛進出自動控制燈光的開啟和關閉。16、設計一個基于UWB和慣導融合的室內定位系統，提高定位精度和可靠性，說明系統架構和融合算法。17、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于100W，給出電路設計和散熱方案。18、已知一個棧的進棧序列為1，2，3，4，5。則下列序列中，不可能是出棧序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，519、在有向圖的最短路徑算法中，迪杰斯特拉算法具有一定的特點。以下關于迪杰斯特拉算法的描述，錯誤的是（）A.它能求出從源點到其他所有頂點的最短路徑B.每次都選擇距離源點最近的未確定最短路徑的頂點進行擴展C.算法的時間復雜度為O(V2)，其中V是頂點的數量D.該算法不能處理帶有負權邊的圖20、設計一個基于物聯網技術的智能工廠生產管理系統，實現生產過程的自動化監控和調度。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何處理多語言字符集的匹配問題。2、（本題5分）在數據結構中，解釋如何使用棧實現括號匹配的檢驗，給出算法步驟和實現代碼，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）論述如何使用二分查找在一個旋轉有序數組中查找目標值。4、（本題5分）闡述后綴樹在自然語言處理中的應用場景和技術挑戰。5、（本題5分）深入探討在圖的存儲結構中，如何通過鄰接多重表來表示無向圖，并分析其與鄰接表的區別。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用雙向鏈表存儲一組浮點數，實現鏈表的冒泡排序。2、（本題5分）設計一個無向圖的最小生成樹算法，分別使用Prim算法和Kruskal算法實現，并比較兩者的性能。3、（本題5分）設計一個算法，利用哈希表存儲電影信息（包括電影名、導演、主演），解決沖突采用開放定址法。4、（本題5分）設計一個程序，使用合適的數據結構存儲一個學校的課程安排信息（課程編號、課程名稱、授課教師、上課時間、教室等），并支持課程的查詢和沖突檢測。5、（本題5分）設計一個棧結構，模擬實現表達式求值的功能，能夠處理四則運算和括號，輸出計算結果。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的用戶行為分析系統需要存儲用戶的操作記錄，如用戶編號、操作類型（瀏覽、購買、收藏、評價）、操作時間、操作對象等。系統要能夠快速分析用戶的行為模式、按照操作頻率對用戶進行分類、新增用戶操作記錄、刪除過期記錄。請設計合適的數據結構和算法，并給出代碼實現和性能評估。2、（本題10分）一個在線考試系統需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設計合適的數據結構來存儲這些數據，能夠