安徽科技學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、設(shè)計一個基于數(shù)字溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)，通過控制加熱或制冷設(shè)備，使環(huán)境溫度保持在設(shè)定范圍內(nèi)。2、樹的存儲結(jié)構(gòu)除了常見的二叉樹表示法，還有多叉樹的表示方法。關(guān)于多叉樹的存儲方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.可以使用孩子兄弟表示法來存儲多叉樹，便于實現(xiàn)樹的遍歷和操作B.父指針數(shù)組法通過為每個節(jié)點存儲指向其父節(jié)點的指針來表示多叉樹C.孩子鏈表法為每個節(jié)點建立一個孩子鏈表，存儲其所有孩子節(jié)點的信息D.無論采用哪種存儲方式，對多叉樹的操作效率都是相同的3、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠采集環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照等）并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器。4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)整中，如動態(tài)數(shù)組和動態(tài)鏈表，需要注意一些問題。以下關(guān)于動態(tài)調(diào)整的描述，錯誤的是：（）A.動態(tài)數(shù)組在需要擴(kuò)展時，通常需要重新分配更大的連續(xù)內(nèi)存空間，并將原數(shù)據(jù)復(fù)制過去B.動態(tài)鏈表在插入和刪除節(jié)點時，只需要修改指針，不需要移動大量的數(shù)據(jù)，效率較高C.動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，需要考慮內(nèi)存分配和釋放的開銷，避免頻繁的操作導(dǎo)致性能下降D.動態(tài)調(diào)整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在任何情況下都能自動適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化，不需要手動干預(yù)和優(yōu)化5、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好6、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器節(jié)能優(yōu)化電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動優(yōu)化熱水器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。7、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。8、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實時濾波，給出硬件設(shè)計和濾波算法優(yōu)化。9、設(shè)計一個集成電路封裝結(jié)構(gòu)，滿足散熱、電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度等要求，進(jìn)行封裝的可靠性分析。10、設(shè)計一個基于運算放大器的音頻功率放大器，能夠驅(qū)動一定阻抗的揚聲器，輸出足夠的功率且具有較小的失真。11、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。12、對于一個經(jīng)常需要在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計一個程序來管理一個排隊系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊列C.雙端隊列D.循環(huán)隊列13、設(shè)計一個基于數(shù)字鎖相環(huán)的時鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個設(shè)備的時鐘保持同步，分析其同步精度和穩(wěn)定性。14、設(shè)計一個基于ARMCortex-M7的電機(jī)驅(qū)動控制器，支持無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)，給出控制算法和硬件接口。15、運用電子電路知識，設(shè)計一個用于電動汽車充電樁的電源模塊，提供穩(wěn)定的直流輸出。16、設(shè)計一個LED點陣顯示屏電路，能夠顯示文字和圖形，顯示顏色為紅色和綠色。17、哈希表是一種通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在處理哈希沖突時，常見的方法有開放地址法和鏈地址法。使用鏈地址法處理哈希沖突時，以下關(guān)于其特點的描述，正確的是：（）A.查找效率較低B.空間利用率低C.適用于哈希函數(shù)沖突較少的情況D.可以有效地處理大量的沖突18、設(shè)計一個數(shù)字溫度計液位計擴(kuò)展電路，能夠增加溫度計液位計的測量精度和穩(wěn)定性，并且具有遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。19、設(shè)計一個基于運放的音頻前置放大器，具有高輸入阻抗、低噪聲和一定的增益，用于提升音頻信號質(zhì)量。20、設(shè)計一個簡單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述AVL樹的平衡調(diào)整機(jī)制，包括旋轉(zhuǎn)操作的類型和實現(xiàn)步驟，分析AVL樹與其他平衡二叉樹的異同。2、（本題5分）解釋并舉例說明在一個具有n個元素的順序表中，如何進(jìn)行計數(shù)排序。3、（本題5分）論述在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能分析中，如何通過實驗和理論分析評估不同操作的時間和空間消耗。4、（本題5分）闡述歸并排序算法的合并過程和遞歸實現(xiàn)，說明其穩(wěn)定性和時間復(fù)雜度，并與其他排序算法進(jìn)行比較。5、（本題5分）論述伸展樹在元素插入后的調(diào)整過程和時間復(fù)雜度分析。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個電商平臺的商品庫存預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)庫存低于設(shè)定閾值時發(fā)出提醒。2、（本題5分）利用隊列結(jié)構(gòu)設(shè)計一個醫(yī)院體檢中心排隊系統(tǒng)，模擬體檢項目的排隊和叫號。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用插入排序算法對一個廣義表進(jìn)行排序。4、（本題5分）設(shè)計一個有限自動機(jī)用于字符串匹配，提高匹配速度，并與傳統(tǒng)算法比較。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個在線游戲的角色屬性信息，支持角色的升級和屬性修改。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某城市的交通管理系統(tǒng)需要實時監(jiān)控道路的車流量，并根據(jù)車流量調(diào)整信號燈的時間。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地統(tǒng)計各個路段的車流量，并及時更新信號燈的控制策略。2、（本題10分）一個在線音樂制作平臺需要管理用戶上傳的音樂作品、音效素材和項目文件。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來優(yōu)化存儲和檢索，方便用戶創(chuàng)