自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第2頁，共2頁昆明理工大學

《數(shù)據(jù)結構與算法基礎》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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1分，共15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、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構建和維護比較簡單，不需要復雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹2、設計一個基于微控制器（如STM32）的溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，能夠實時采集溫度數(shù)據(jù)，當溫度超過設定閾值時進行報警并啟動降溫設備。3、設計一個射頻電路中的功率放大器線性化方案，提高放大器的線性度和效率。4、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號調制解調系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調制方式。5、在一個有n個頂點的無向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時間復雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)6、設計一個簡單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設計和解碼算法。7、設計一個基于無線通信模塊的遠程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)對電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠程采集。8、假設在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結構可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖9、假設正在設計一個內存管理系統(tǒng)，需要有效地分配和回收內存塊，并能夠快速地查找合適大小的空閑內存區(qū)域。以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法常用于解決內存管理的問題？（）A.伙伴系統(tǒng)和首次適應算法B.堆排序和最佳適應算法C.冒泡排序和最壞適應算法D.快速排序和循環(huán)首次適應算法10、假設正在開發(fā)一個文本編輯軟件，需要能夠快速地對輸入的文本進行插入、刪除和查找操作。同時，要能夠高效地實現(xiàn)文本的回退和重做功能。為了滿足這些需求，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最優(yōu)的選擇？（）A.順序表，存儲文本數(shù)據(jù)，操作簡單直接B.雙向鏈表，方便在任意位置進行插入和刪除C.棧，用于實現(xiàn)回退和重做功能D.散列表，快速查找文本中的特定字符或字符串11、利用數(shù)字邏輯電路設計一個交通流量統(tǒng)計系統(tǒng)，能夠對道路上的車輛數(shù)量進行實時統(tǒng)計和分析。12、利用數(shù)字邏輯電路設計一個數(shù)字頻率合成器，能夠產生高精度、高穩(wěn)定性的頻率信號。13、設計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產線上設備的運行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構和控制策略。14、棧和隊列在計算機程序設計中有廣泛的應用。以下關于棧和隊列應用場景的描述，錯誤的是：（）A.?？梢杂糜诒磉_式求值、函數(shù)調用等B.隊列可以用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索、任務調度等C.棧和隊列不能同時用于一個程序中，會導致沖突D.棧和隊列可以用于實現(xiàn)遞歸算法的非遞歸形式15、設計一個數(shù)字音頻處理中的音頻降噪系統(tǒng)，分析降噪效果和對音質的影響。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋二叉搜索樹的概念和特點，分析其查找、插入和刪除操作的時間復雜度，并討論如何保持其平衡性。2、（本題5分）詳細闡述如何在一個帶權有向圖中判斷是否存在負權回路。3、（本題5分）論述隊列的先進先出特性，以及如何通過循環(huán)隊列實現(xiàn)高效的存儲和操作。4、（本題5分）深入解釋在隊列的實現(xiàn)中，循環(huán)隊列和鏈式隊列的區(qū)別，以及它們在不同場景下的適用性。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線圖書館的借閱管理系統(tǒng)需要記錄圖書信息、讀者信息和借閱記錄，圖書信息包括圖書ISBN、書名、作者、出版社、可借閱狀態(tài)，讀者信息包括讀者ID、姓名、聯(lián)系方式，借閱記錄包括借閱ID、讀者ID、圖書ISBN、借閱時間、應還時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理借閱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)圖書的借閱、歸還、續(xù)借操作，查詢讀者的借閱歷史，并統(tǒng)計逾期未還的圖書。2、（本題5分）某在線寵物領養(yǎng)平臺需要記錄寵物的信息、領養(yǎng)人的申請和審核狀態(tài)。設計一種數(shù)據(jù)結構和算法，確保寵物能夠找到合適的領養(yǎng)家庭。3、（本題5分）某電商平臺的促銷活動管理系統(tǒng)需要記錄活動信息和參與用戶信息，活動信息包括活動ID、活動名稱、活動規(guī)則、開始時間、結束時間，參與用戶信息包括用戶ID、活動ID、參與時間。設計數(shù)據(jù)結構來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢活動詳情、統(tǒng)計參與人數(shù)、判斷用戶是否參與活動，并在活動結束后進行數(shù)據(jù)清理。4、（本題5分）假設有一個電商網(wǎng)站，需要實時處理大量的訂單信息。訂單信息包括訂單號、商品名稱、購買數(shù)量、客戶姓名、收貨地址等。請設計合適的數(shù)據(jù)結構來存儲和管理這些訂單數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)訂單的快速插入、查找、修改和刪除操作，同時能夠高效地統(tǒng)計不同商品的銷售數(shù)量。5、（本題5分）一個在線訂餐平臺的廚房管理系統(tǒng)需要記錄菜品制作進度、廚師分配和出餐時間。菜品制作進度包括進度ID、菜品ID、制作階段、完成時間，廚師分配包括分配ID、菜品ID、廚師ID，出餐時間包括出餐ID、菜品ID、時間。請設計數(shù)據(jù)結構來管理廚房數(shù)據(jù)，實現(xiàn)菜品制作的監(jiān)控、廚師工作的合理安排、出餐時間的準確預測，并優(yōu)化廚房工作流程。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個算法，用鄰接矩陣表示一個無向圖，計算圖中任意兩個頂點之間的最短路徑長度。2、（本題10分）設計一個程