學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁山東建筑大學

《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15個小題，每小題2分，共30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、設計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設計和頻譜分析算法。2、設計一個基于藍牙低能耗（BLE）的智能手環，能夠監測心率、運動步數和睡眠質量，并與手機進行數據同步，說明硬件設計和軟件架構。3、設計一個基于FPGA的高速數據緩存系統，能夠實現數據的快速存儲和讀取，給出存儲結構和控制邏輯。4、字符串在計算機程序中經常被處理，也有相應的數據結構和操作。以下關于字符串的描述，錯誤的是：（）A.字符串可以用字符數組或指針來表示，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，例如使用動態分配內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算，其時間復雜度都為O(1)，與字符串的長度無關5、在數據結構的優化中，利用緩存局部性原理可以提高性能。以下關于緩存局部性原理的描述，錯誤的是：（）A.時間局部性指的是最近被訪問過的數據在不久的將來很可能再次被訪問B.空間局部性指的是相鄰的數據很可能在短時間內被一起訪問C.利用緩存局部性原理可以通過合理的數據布局和訪問順序來提高緩存命中率D.緩存局部性原理只適用于硬件層面的優化，對軟件中的數據結構設計沒有影響6、設計一個基于PLC的物料混合控制系統，能夠按照設定的比例自動混合多種物料。7、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統，能夠對輸入的灰度圖像進行邊緣檢測，并輸出邊緣圖像。8、設計一個基于藍牙4.2的智能門鎖系統，能夠通過手機APP進行開鎖操作，并記錄開鎖記錄。9、基于通信中的多址接入技術設計一個無線通信網絡，支持多個用戶同時通信，分析網絡容量和性能。10、隊列是另一種特殊的線性結構，遵循先進先出的原則。假設一個系統中使用了隊列來處理任務。以下關于隊列的描述，哪一項是不正確的？（）A.隊列可以用于實現廣度優先搜索算法B.循環隊列可以有效地解決普通隊列可能出現的假溢出問題C.入隊和出隊操作的時間復雜度均為O(1)D.隊列的存儲結構只能是數組，不能使用鏈表11、設計一個基于FPGA的圖像壓縮系統，實現JPEG壓縮算法，給出硬件設計和資源占用情況。12、設計一個基于FPGA的圖像識別加速系統，提高圖像識別的速度和準確率，闡述硬件加速原理和實現。13、設計一個基于Arduino的智能家居控制系統，能夠實現燈光控制、溫度監測和窗簾控制，描述系統組成和通信協議。14、在一個操作系統的進程調度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統根據進程的優先級和等待時間進行調度。以下哪種數據結構可以有效地管理進程的狀態和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數據B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數組，按固定順序存儲進程D.堆，根據優先級調整進程位置15、設計一個基于藍牙5.0技術的無線耳機系統，具備穩定的音頻傳輸、低延遲和長續航功能。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）描述二叉樹的遍歷算法在二叉樹的垂直遍歷問題中的應用。2、（本題5分）解釋如何判斷一個圖是否為連通圖，給出至少兩種方法和實現步驟。3、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，如何通過調整策略降低樹的高度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某旅游景點的門票預訂系統需要管理預訂信息，包括預訂編號、游客姓名、身份證號、預訂日期、門票類型、數量等。系統要支持快速查找特定預訂、按照預訂日期對預訂進行排序、新增預訂、取消預訂以及修改預訂的門票數量。請設計適用的數據結構和算法，給出代碼實現，并分析其時間和空間性能。2、（本題5分）一個在線考試系統需要管理考試信息，包括考試編號、考試名稱、考試時間、考生名單等。系統要能夠快速查找特定考試、按照考試時間對考試進行排序、新增考試、刪除考試以及添加和刪除考生。請選擇恰當的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，以及性能評估。3、（本題5分）某在線教育平臺需要對課程的章節內容和學生的學習進度進行管理。課程信息包括課程編號、章節標題、內容、學習進度等，學生信息包括學生編號、學習的課程等。這些信息以塊狀鏈表的形式存儲。請設計算法實現以下功能：（1）查詢某個學生在某門課程中的學習進度；（2）更新學生的學習進度；（3）按照學習進度對學生進行排序；（4）統計某門課程的學習完成率。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）一個在線圖書館管理系統需要存儲大量的圖書信息，包括書名、作者、出版社、出版年份、分類等。設計數據結構來組織這些信息，以便能夠快速地根據書名、作者或分類進行查詢，并實現新書的添加和舊書的刪除操作。5、（本題5分）一家酒店的預訂系統需要記錄房間信息和預訂記錄，房間信息包括房間號、房間類型、價格、可預訂狀態，預訂記錄包括預訂ID、房間號、入住時間、退房時間、客人姓名。請設計數據結構來管理預訂數據，實現房間的快速預訂、取消預訂、查詢房間可用性，并統計不同時間段的預訂率。四、設計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本