學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廣州現(xiàn)代信息工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在排序算法的改進(jìn)和優(yōu)化中，常常結(jié)合多種算法的優(yōu)點(diǎn)。以下關(guān)于混合排序算法的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.可以將快速排序和插入排序結(jié)合，在小規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)使用插入排序B.混合排序算法能夠在不同情況下發(fā)揮不同算法的優(yōu)勢(shì)，提高整體性能C.設(shè)計(jì)混合排序算法時(shí)，需要考慮不同算法之間的切換時(shí)機(jī)和條件D.混合排序算法一定比單一的排序算法性能更好2、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通管理系統(tǒng)，包括交通信號(hào)燈控制、車輛流量監(jiān)測(cè)和違章抓拍等功能。3、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音響系統(tǒng)的功率放大器，具備高保真和大功率輸出特性。4、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘電路，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)、分、秒，具有校時(shí)功能，并使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進(jìn)行顯示，提供詳細(xì)的電路原理圖和程序代碼。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度。6、樹狀數(shù)組是一種用于高效計(jì)算前綴和的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用樹狀數(shù)組進(jìn)行計(jì)算。以下關(guān)于樹狀數(shù)組的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.樹狀數(shù)組通過二進(jìn)制的位運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)快速的更新和查詢操作B.對(duì)于一個(gè)大規(guī)模數(shù)組，樹狀數(shù)組的空間復(fù)雜度比直接計(jì)算前綴和的方法低C.樹狀數(shù)組可以用于解決動(dòng)態(tài)的區(qū)間更新和查詢問題D.樹狀數(shù)組的查詢和更新操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(n)7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和頻率合成器的通信信號(hào)源，產(chǎn)生穩(wěn)定的、頻率可調(diào)的通信信號(hào)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門鎖系統(tǒng)，支持密碼、指紋、刷卡等多種開鎖方式，并具有報(bào)警功能。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的音頻濾波系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的低通、高通、帶通和帶阻濾波，濾波參數(shù)可調(diào)節(jié)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制，闡述系統(tǒng)的控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于微控制器的智能家電控制系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制家電的開關(guān)和工作模式，說明系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)控制。14、鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在很多場(chǎng)景中得到應(yīng)用。關(guān)于鏈表的特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是：（）A.鏈表的存儲(chǔ)空間不必連續(xù)，可以通過指針來鏈接各個(gè)節(jié)點(diǎn)B.對(duì)鏈表進(jìn)行插入和刪除操作時(shí)，不需要移動(dòng)大量元素，效率較高C.鏈表可以方便地實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，查找任意位置的元素速度很快D.單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表是常見的鏈表類型，它們各有特點(diǎn)和適用場(chǎng)景15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于51單片機(jī)的智能安防系統(tǒng)，能夠檢測(cè)門窗的開關(guān)狀態(tài)、人體紅外信號(hào)，并通過GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于555定時(shí)器的脈沖產(chǎn)生電路，輸出頻率和占空比可調(diào)，給出電路原理圖和參數(shù)計(jì)算方法，分析其穩(wěn)定性和應(yīng)用場(chǎng)景。17、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)ASK、FSK、PSK等調(diào)制方式，給出系統(tǒng)的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)。18、運(yùn)用電子信息工程知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能交通信號(hào)燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通流量調(diào)整信號(hào)燈時(shí)間。19、字符串匹配是一個(gè)常見的問題，KMP算法是一種高效的字符串匹配算法。假設(shè)主串為"ABABDABACDABABCABAB"，模式串為"ABABCABAB"，使用KMP算法進(jìn)行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個(gè)是正確的？（）A.不需要回溯主串指針B.每次匹配失敗都回溯主串指針到起始位置C.只回溯模式串指針，不回溯主串指針D.同時(shí)回溯主串指針和模式串指針20、遞歸是一種編程技術(shù)，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法中經(jīng)常用到。以下關(guān)于遞歸的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.遞歸函數(shù)直接或間接調(diào)用自身B.遞歸算法通常比非遞歸算法更簡(jiǎn)潔易懂C.遞歸算法的執(zhí)行效率總是高于非遞歸算法D.遞歸在處理某些問題時(shí)，如樹和圖的遍歷，非常方便21、隊(duì)列可以用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法，以下關(guān)于隊(duì)列在該算法中的作用，描述不正確的是：（）A.隊(duì)列用于存儲(chǔ)待擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)，按照先進(jìn)先出的順序進(jìn)行擴(kuò)展B.隊(duì)列可以保證搜索的廣度優(yōu)先性，即先訪問距離起始節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)C.隊(duì)列在搜索過程中不需要進(jìn)行任何操作，只在開始和結(jié)束時(shí)使用D.隊(duì)列的容量大小對(duì)搜索的效率和結(jié)果沒有影響22、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于風(fēng)力發(fā)電的變流器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定輸出。23、B樹和B+樹常用于數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中。假設(shè)我們正在分析一個(gè)B樹的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于B樹和B+樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.B樹的階數(shù)越大，樹的高度越小，查找效率越高B.B+樹的所有葉子節(jié)點(diǎn)通過指針連接成一個(gè)鏈表，便于范圍查詢C.B樹和B+樹在插入和刪除節(jié)點(diǎn)時(shí)，都需要進(jìn)行分裂和合并操作來保持樹的結(jié)構(gòu)D.B樹和B+樹只適用于數(shù)據(jù)量較小的情況，對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)不適用24、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器，實(shí)現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出和并網(wǎng)。25、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設(shè)插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)后導(dǎo)致了不平衡，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進(jìn)行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的左子樹上二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）論述紅黑樹的插入操作中，顏色調(diào)整的具體步驟和邏輯。2、（本題5分）詳細(xì)說明選擇排序算法中如何避免不必要的比較。3、（本題5分）簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的定義、特點(diǎn)及基本操作，并舉例說明棧在實(shí)際中的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)元素的堆中，如何進(jìn)行堆的調(diào)整操作以保持堆的性質(zhì)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈希表程序，支持哈希表的批量插入和刪除操作的優(yōu)化，提高效率并展示操作過程和結(jié)果。2、（本題5分）使用圖的最小生成樹算法（如Prim算法），設(shè)計(jì)一個(gè)程序，為一個(gè)城市的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃線路，使得建設(shè)成本最低。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)回溯算法，求解八皇后問題，輸出所有可能的解，并計(jì)算解的個(gè)數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，用鄰接表表示一個(gè)有向圖，計(jì)算圖中頂點(diǎn)的拓?fù)渑判蛐蛄小?、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用可持久化字典樹實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶搜索歷史的記錄和快速查詢。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某銀行的賬戶管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)客戶的賬戶信息，如賬戶號(hào)碼、客戶姓名、余額、交易記錄等。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)賬戶的開戶、銷戶、存款、取款、轉(zhuǎn)賬等操作，同時(shí)能夠快速查詢賬戶余額和交易明細(xì)，保障賬戶數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。2、（本題10分）在一個(gè)圖書館的文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)中，需要記錄文獻(xiàn)信息、分類目錄和檢索歷史。文獻(xiàn)信息包括文獻(xiàn)ID、文獻(xiàn)標(biāo)題、作者、出版年份、摘要，分類目錄包括目錄ID、目錄名稱、父目錄ID，檢索歷史包括檢索ID、用戶ID、檢索