太原幼儿师范高等专科学校《数据结构与算法分析（创业基础）》2023-2024学年第二学期期末试卷

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2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、设计一个基于锁相环技术的频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，分析其相位噪声和频率稳定度。2、设计一个基于数字图像处理的人脸识别考勤系统，提高考勤的准确性和效率。3、设计一个高通滤波器，采用有源滤波器设计，截止频率为5kHz，通带增益为1，阻带衰减大于40dB，给出电路参数和性能测试。4、设计一个数字存储示波器触发与存储优化电路，能够提高示波器的触发准确性和存储效率。5、对于一个具有n个节点的带权无向图，使用Prim算法生成最小生成树，其时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)6、假设要实现一个缓存系统，当缓存满时需要删除最近最少使用的元素。以下哪种数据结构可以有效地支持这种操作？（）A.链表B.哈希表C.栈D.LRU缓存（使用双向链表和哈希表）7、在处理字符串时，KMP算法是一种改进的模式匹配算法。以下关于KMP算法的优点，描述不正确的是（）A.避免了模式串的回溯B.时间复杂度低于朴素模式匹配算法C.不需要对主串进行预处理D.提高了模式匹配的效率8、设计一个基于STM32H7的高性能嵌入式系统，能够运行复杂的实时操作系统和应用程序，给出硬件架构和软件环境搭建。9、设计一个用于无人机的飞控系统，能够实现姿态稳定、航线规划和自主导航，给出传感器选型和控制算法。10、设计一个基于数字电路的交通信号灯控制系统，要求能够实现红、绿、黄三种灯的交替闪烁，并且可以根据不同时间段调整信号灯的工作模式。11、设计一个数字电路中计数器的级联扩展和同步控制方案，分析计数范围和同步性能。12、设计一个基于ZigBee技术的智能工厂环境监测系统，实时监测温度、湿度、粉尘浓度等环境参数。13、假设要在一个有序的整数数组中查找第一个大于给定值的元素。以下哪种搜索算法能够最有效地完成这个任务？（）A.顺序搜索B.二分查找C.深度优先搜索D.广度优先搜索14、假设要设计一个算法来找出一个整数数组中所有出现次数超过一半的元素。以下哪种数据结构和算法的结合可能是最有效的？（）A.哈希表记录元素出现次数，然后筛选出次数超过一半的元素B.排序数组，然后通过遍历找出出现次数超过一半的元素C.栈，存储元素并进行比较，难以实现此功能D.队列，先进先出，不适合统计元素出现次数15、在一个需要频繁进行字符串匹配和查找的系统中，例如在搜索引擎的索引构建中，以下哪种数据结构可能会被优先考虑？（）A.二叉树，一般的二叉树在字符串查找中效率不高B.字典树（Trie），特别适合字符串的存储和查找，节省空间和时间C.链表，查找效率低，不适合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和优先级处理，不是字符串查找的首选16、设计一个温度传感器校准电路，能够对温度传感器进行校准，提高测量精度。17、选择排序是另一种常见的排序算法。以下关于选择排序的说法中，不正确的是（）A.选择排序每次从待排序序列中选择最小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.选择排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.选择排序的空间复杂度为O(1)D.选择排序是一种稳定的排序算法18、在数据结构的选择中，需要根据具体的应用场景和性能要求进行决策。假设我们要设计一个数据存储方案。以下关于数据结构选择的描述，哪一项是不准确的？（）A.如果需要频繁进行插入和删除操作，且对查找效率要求不高，可以选择链表B.如果数据量较大且需要高效的查找和排序，二叉搜索树是一个较好的选择C.对于需要支持范围查询的数据，B+树通常比二叉搜索树更合适D.无论什么情况，选择数据结构时只考虑操作的时间复杂度，不需要考虑空间复杂度19、设计一个用于工业自动化的激光测距系统，测量精度达到毫米级，给出系统组成和测量算法。20、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率字典来存储字符出现的频率，以便进行编码。以下哪种数据结构适合用于实现这个频率字典？（）A.哈希表B.平衡二叉搜索树C.红黑树D.跳表二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）数组的切片操作是如何实现的？有哪些注意事项？2、（本题5分）深入解释在具有n个元素的数组中，如何实现希尔排序算法，并分析其性能特点和时间复杂度。3、（本题5分）解释什么是后缀表达式，说明如何将中缀表达式转换为后缀表达式，并利用栈实现后缀表达式的求值。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计利用图的深度优先搜索算法生成图的生成树的程序，并输出结果。2、（本题5分）使用双向链表和Prim算法，设计一个程序，为一个物流园区的货物运输路线进行规划，使运输效率最高。3、（本题5分）设计一个程序，在无序数组中查找前k大的元素，使用堆排序或快速选择算法实现。4、（本题5分）设计一个程序，使用迪杰斯特拉算法求一个有向带权图中指定顶点到其他顶点的最短路径。5、（本题5分）设计一个大根堆和小根堆，实现堆的构建、插入、删除和排序操作。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某电商平台的促销活动规则管理系统需要定义不同的促销活动类型、适用商品、优惠条件、活动时间等。设计数据结构来存储和管理促销活动规则，支持活动的创建、修改、删除和查询，能够准确计算商品在活动中的优惠价格。2、（本题10分）假设一个在线教育平台的问答系统需要记录问题信息、答案信息和用户互动情况。问题信息包括问题ID、问题