北京化工大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學年第一學期期末試卷

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1頁，共3頁北京化工大學

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023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25個小題，每小題1分，共25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)計一個用于智能電表的通信模塊，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸和抄表功能，給出硬件設(shè)計和通信協(xié)議實現(xiàn)。2、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3、設(shè)計一個基于DSP的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像邊緣檢測、特征提取和目標識別等功能，提供算法流程和代碼實現(xiàn)。4、樹的存儲方式有多種，如雙親表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假設(shè)要快速找到一個節(jié)點的父節(jié)點，以下哪種存儲方式可能最為合適？（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同5、設(shè)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?qū)崟r采集溫度數(shù)據(jù)，當溫度超過設(shè)定閾值時進行報警并啟動降溫設(shè)備。6、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時間復雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲空間，空間復雜度為O(1)7、設(shè)計一個基于模擬開關(guān)和電阻網(wǎng)絡(luò)的程控增益放大器，實現(xiàn)增益的程控調(diào)節(jié)。8、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的圖像壓縮與解壓縮系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的高效存儲和傳輸。9、利用數(shù)字信號處理技術(shù)，設(shè)計一個語音識別系統(tǒng)，能夠準確識別特定的語音指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。10、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測的氣體傳感器系統(tǒng)，能夠檢測甲醛、苯等有害氣體濃度。11、在一個分布式系統(tǒng)中，多個節(jié)點需要共享和同步數(shù)據(jù)，同時要處理數(shù)據(jù)的沖突和一致性問題。為了實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)共享和一致性維護，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能是最關(guān)鍵的？（）A.分布式哈希表和一致性哈希算法B.分布式鏈表和鎖機制C.分布式隊列和消息傳遞D.分布式棧和版本控制12、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的音頻分離系統(tǒng)，能夠?qū)⒒旌弦纛l中的不同聲源分離出來。13、在一個哈希表中，解決沖突的方法有多種，以下哪種方法在處理沖突時可能會導致“二次聚集”現(xiàn)象？（）A.線性探測法B.鏈地址法C.再哈希法D.建立公共溢出區(qū)14、設(shè)計一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行灰度化、濾波、邊緣檢測等基本操作，顯示處理結(jié)果。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，時間復雜度和空間復雜度是重要的指標，以下關(guān)于它們的說法，錯誤的是：（）A.時間復雜度反映了算法執(zhí)行所需的時間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系B.空間復雜度反映了算法執(zhí)行所需的存儲空間與輸入規(guī)模之間的關(guān)系C.優(yōu)先考慮時間復雜度較低的算法，空間復雜度可以忽略不計D.對于一些特殊的應(yīng)用場景，可能需要在時間復雜度和空間復雜度之間進行權(quán)衡16、設(shè)計一個基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)精準灌溉。17、假設(shè)在一個操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，需要動態(tài)地分配和回收內(nèi)存塊，并且避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以用于實現(xiàn)有效的內(nèi)存管理？（）A.伙伴系統(tǒng)B.分頁存儲管理C.分段存儲管理D.段頁式存儲管理18、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述中，不正確的是（）A.深度優(yōu)先搜索使用棧來實現(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索使用隊列來實現(xiàn)B.深度優(yōu)先搜索可能會陷入死循環(huán)，廣度優(yōu)先搜索不會C.對于同一個圖，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定相同D.這兩種算法都可以用于求解圖的連通性問題19、設(shè)計一個基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水中的溶解氧、pH值、電導率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。20、字符串是一種常見的數(shù)據(jù)類型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的問題。關(guān)于樸素的模式匹配算法，以下描述錯誤的是（）A.時間復雜度較高B.從主串的第一個字符開始依次匹配C.每次匹配失敗后，模式串需要回溯到起始位置D.是一種高效的模式匹配算法21、設(shè)計一個基于單片機的智能車位引導系統(tǒng)，能夠?qū)崟r顯示停車場內(nèi)的車位占用情況，并引導車輛快速找到空閑車位。22、設(shè)計一個基于形態(tài)學處理的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，分析處理效果和算法復雜度。23、設(shè)計一個數(shù)字頻率計，采用等精度測量法，測量范圍為10Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。24、對于一個用數(shù)組實現(xiàn)的循環(huán)隊列，當隊尾指針rear等于數(shù)組的最大下標時，若要進行入隊操作，需要進行的處理是？（）A.rear重置為0B.rear保持不變C.擴充數(shù)組容量D.無法再入隊25、設(shè)計一個基于藍牙的智能手表，能夠顯示時間、日期、天氣信息，監(jiān)測心率、運動步數(shù)和睡眠質(zhì)量，并與手機進行數(shù)據(jù)同步。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在一個雙向鏈表中，如何刪除一個指定的結(jié)點？請給出具體的算法步驟和代碼示例。2、（本題5分）解釋并舉例說明在樹的存儲結(jié)構(gòu)中，孩子兄弟表示法的原理和優(yōu)勢。3、（本題5分）論述在字符串匹配的模糊匹配中，如何實現(xiàn)近似匹配和相似度計算。4、（本題5分）解釋如何合并兩個有序鏈表為一個有序鏈表，分析算法的步驟和時間復雜度。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在堆中進行刪除操作時，設(shè)計算法保持堆的性質(zhì)，測試其在不同數(shù)據(jù)規(guī)模下的性能。2、（本題5分）研究伸展樹在頻繁插入和刪除交替情況下的性能，提出改進措施。3、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個n叉樹中計算葉子節(jié)點的個數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，判斷給定的二叉樹是否為完全二叉樹，并輸出判斷結(jié)果。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)存儲一個學校的學生選課沖突檢測系統(tǒng)，避免學生選課時間沖突。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要存儲藥品信息，如藥品編號、藥品名稱、藥品規(guī)格、庫存數(shù)量、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定藥品、按照庫存數(shù)量對藥品進行排序、進行藥品的入庫和出庫操作、提醒即將過期藥品。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。2、（本題10分）在一個在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評價，能夠根據(jù)用戶需求提