北京理工大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C程序設計》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C程序設計》2022-2023學年第一學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、設計一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統(tǒng)，輸出功率不小于500W，具備音效調(diào)節(jié)功能。2、在二叉樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的順序不同。假設已知一棵二叉樹的先序遍歷和中序遍歷結(jié)果，能否唯一確定這棵二叉樹的結(jié)構(gòu)（）A.能B.不能C.有時能，有時不能D.以上都不對3、對一組數(shù)據(jù)進行排序，以下哪種排序算法在最壞情況下的時間復雜度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.選擇排序D.歸并排序4、設計一個數(shù)字溫度計，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過液晶顯示屏顯示溫度值，說明硬件連接和軟件編程。5、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當檢測到有人靠近時自動開門，一段時間后自動關(guān)門。6、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設插入一個新節(jié)點后導致了不平衡，需要進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進行單向右旋操作？（）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)點插入在右子樹的左子樹上7、設計一個基于PLC的制藥廠反應釜控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對反應溫度、壓力、攪拌速度等參數(shù)的精確控制。8、設計一個正弦波信號發(fā)生器，采用DDS技術(shù)，頻率分辨率達到1Hz，輸出幅度穩(wěn)定，說明工作原理和硬件設計。9、假設要設計一個程序來管理一個圖書館的書籍庫存系統(tǒng)，需要能夠快速查找、插入和刪除書籍信息?？紤]到書籍數(shù)量可能很大，并且操作頻繁，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的元素，插入和刪除操作效率較低B.鏈表，動態(tài)存儲元素，插入和刪除操作方便，但查找效率相對較低C.棧，遵循后進先出原則，不適合頻繁的查找和刪除任意位置的元素D.隊列，先進先出，適用于排隊場景，不太適合此庫存管理需求10、假設要實現(xiàn)一個可以快速查找前K個最大值的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.最大堆，每次取出堆頂元素即為最大值B.最小堆，維護一個大小為K的堆，堆頂為第K大的值C.二叉搜索樹，遍歷獲取最大值，效率較低D.鏈表，查找最大值操作復雜11、設計一個基于紅外傳感器的自動感應水龍頭控制系統(tǒng)，當檢測到人手時自動出水，一段時間后自動停水。12、設計一個溫度傳感器網(wǎng)絡電路，能夠?qū)⒍鄠€溫度傳感器連接起來，組成一個溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和顯示功能。13、設計一個基于傳感器網(wǎng)絡的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測土壤濕度、光照強度、風速等參數(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。14、設計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠程傳輸。15、設計一個溫度傳感器網(wǎng)絡遠程監(jiān)控與預警電路，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡的工作狀態(tài)，當溫度異常時發(fā)出預警信號。16、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，輸出功率為50W，負載為8Ω，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。17、在一個大型電商平臺的數(shù)據(jù)庫中，需要高效地存儲和檢索商品信息，包括商品名稱、價格、庫存數(shù)量等。同時，要能夠快速地根據(jù)價格范圍、庫存狀態(tài)等條件進行查詢和排序。為了實現(xiàn)這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的選擇？（）A.鏈表，便于動態(tài)地插入和刪除商品信息B.棧，按照后進先出的原則存儲商品數(shù)據(jù)C.隊列，先進入的商品信息先被處理D.二叉搜索樹，能夠快速地進行查找、插入和刪除操作，并支持排序18、設計一個基于555定時器的方波發(fā)生器，輸出頻率在100Hz至1kHz連續(xù)可調(diào)，說明電路原理和元件選擇。19、設計一個基于數(shù)字圖像處理的人臉識別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準確性和效率。20、設計一個鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩(wěn)定信號，分析其相位噪聲和鎖定時間。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個有序鏈表中刪除重復節(jié)點，只保留一個。2、（本題5分）簡述哈希表的性能優(yōu)化方法，包括哈希函數(shù)的改進、處理哈希沖突的策略調(diào)整等。3、（本題5分）解釋如何在一個鏈表中實現(xiàn)插入排序的優(yōu)化，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其性能改進。4、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，闡述如何使用樹狀數(shù)組進行區(qū)間查詢和單點更新，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其性能優(yōu)勢。5、（本題5分）闡述如何判斷一個鏈表是否存在環(huán)，如果存在，如何找到環(huán)的入口節(jié)點，分析算法的思路和時間復雜度。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個算法，在一個帶權(quán)有向圖中找出經(jīng)過指定頂點次數(shù)不超過k的最短路徑。2、（本題5分）給定一個整數(shù)數(shù)組，設計算法找出其中和最接近給定值的子數(shù)組。3、（本題5分）設計一個算法，使用廣度優(yōu)先搜索計算無向圖中兩個節(jié)點之間的最短路徑長度。4、（本題5分）設計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，用于管理一個圖書館的讀者借閱權(quán)限分級系統(tǒng)，根據(jù)讀者類型設定不同借閱權(quán)限。5、（本題5分）設計一個算法，對給定的二叉樹進行層次遍歷，輸出每一層的節(jié)點值。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線游戲需要對玩家的游戲數(shù)據(jù)（如得分、等級、游戲時間等）進行實時排序和更新?？紤]使用平衡二叉排序樹來存儲這些數(shù)據(jù)。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入一個新玩家的數(shù)據(jù)；（2）刪除一個指定玩家的數(shù)據(jù)；（3）根據(jù)得分對玩家進行降序排序；（4）更新某個玩家的游戲時間。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）某電商平臺的庫存管理系統(tǒng)需要實時監(jiān)控商品庫存數(shù)量，當庫存低于閾值時自