北京石油化工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京石油化工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、隨著技術(shù)的發(fā)展，新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，不正確的是：（）A.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是為了解決特定的問題或提高性能而提出的B.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更優(yōu)秀，應(yīng)完全取代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.了解新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有助于拓展思維和應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用場景D.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需要根據(jù)具體需求進(jìn)行評估和選擇2、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含頂點(diǎn)和邊。假設(shè)存在一個無向圖，頂點(diǎn)分別為A、B、C、D、E，邊的集合為{(A,B),(A,C),(B,D),(C,D),(D,E)}。使用深度優(yōu)先搜索算法從頂點(diǎn)A開始遍歷，以下哪個遍歷順序是可能的？（）A.A-B-C-D-EB.A-C-B-D-EC.A-B-D-C-ED.A-E-D-C-B3、設(shè)計(jì)一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實(shí)現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。4、設(shè)計(jì)一個簡單的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，說明系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。5、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)旨在提高數(shù)據(jù)的存儲效率和操作效率B.它是算法設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)，影響著程序的性能C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲，不考慮數(shù)據(jù)的處理邏輯D.常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等6、設(shè)計(jì)一個用于電動汽車充電樁的控制系統(tǒng)，支持多種充電模式和計(jì)費(fèi)方式，給出系統(tǒng)組成和控制流程。7、考慮一個物流配送系統(tǒng)，需要根據(jù)客戶的地址和訂單需求規(guī)劃最優(yōu)的配送路線。同時，要能夠?qū)崟r更新路況信息，并重新計(jì)算最優(yōu)路線。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合最適合解決這個問題？（）A.迪杰斯特拉算法和鄰接表B.弗洛伊德算法和矩陣C.廣度優(yōu)先搜索算法和鏈表D.深度優(yōu)先搜索算法和棧8、設(shè)計(jì)一個基于鎖相環(huán)的頻率合成器電路，輸出頻率范圍為100kHz-1GHz，頻率分辨率不大于1kHz，相位噪聲小于-100dBc/Hz@1kHz偏移。9、在一個操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，多個進(jìn)程需要競爭CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級和等待時間進(jìn)行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理進(jìn)程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進(jìn)程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡單記錄進(jìn)程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲進(jìn)程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級調(diào)整進(jìn)程位置10、考慮一個在線考試系統(tǒng)，需要存儲大量的試題，并能夠根據(jù)試題的類型、難度等屬性進(jìn)行快速的檢索和排序。同時，系統(tǒng)要支持試題的添加、修改和刪除操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳的選擇？（）A.堆，便于快速排序和獲取極值試題B.字典樹，適合對字符串類型的試題進(jìn)行高效存儲和檢索C.平衡二叉樹，保持平衡以提高查找效率D.環(huán)形鏈表，實(shí)現(xiàn)試題的循環(huán)展示和操作11、設(shè)計(jì)一個5V轉(zhuǎn)3.3V的DC-DC降壓電源模塊，輸出電流不小于1A，效率達(dá)到80%以上，給出原理圖和PCB設(shè)計(jì)。12、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個4G通信模塊，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和語音通信功能。13、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、灰度變換等基本操作。14、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)D像進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)。15、設(shè)計(jì)一個基于ADC的壓力測量系統(tǒng)，測量范圍為0-100MPa，精度為0.1MPa，通過串口將測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。16、圖在實(shí)際應(yīng)用中有著多種用途。以下關(guān)于圖的應(yīng)用場景的描述，錯誤的是：（）A.圖可以用于表示社交網(wǎng)絡(luò)中的人際關(guān)系B.圖可以用于交通網(wǎng)絡(luò)的路徑規(guī)劃C.圖可以用于表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的連接關(guān)系D.圖只能用于表示簡單的線性關(guān)系17、設(shè)計(jì)一個基于NFC技術(shù)的近場通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和支付功能，說明系統(tǒng)組成和安全機(jī)制。18、設(shè)計(jì)一個通信系統(tǒng)中的調(diào)制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入模擬信號的ASK調(diào)制，并分析其調(diào)制性能和頻譜特性。19、設(shè)計(jì)一個基于藍(lán)牙5.0的音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的無線音頻傳輸，傳輸距離不小于20米，支持雙聲道。20、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用線段樹解決區(qū)間問題。以下關(guān)于線段樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.線段樹通過對區(qū)間進(jìn)行遞歸劃分，建立樹形結(jié)構(gòu)來快速回答區(qū)間查詢B.插入和刪除操作在線段樹中比較復(fù)雜，通常不常使用C.線段樹的構(gòu)建時間復(fù)雜度為O(n)，查詢和更新操作的時間復(fù)雜度為O(logn)D.線段樹可以用于求解區(qū)間最大值、最小值、和等問題21、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的敘述中，不正確的是（）A.冒泡排序通過不斷比較相鄰元素并交換位置來排序B.冒泡排序在最好情況下的時間復(fù)雜度為O(n)C.冒泡排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)D.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法22、設(shè)計(jì)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。23、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。關(guān)于AVL樹的特點(diǎn)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡，左右子樹的高度差不超過1B.在AVL樹中進(jìn)行插入和刪除操作后，需要通過調(diào)整來恢復(fù)平衡，時間復(fù)雜度為O(logn)C.AVL樹的查找效率在最壞情況下也能保證為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高，不適合存儲大量數(shù)據(jù)24、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，輸出頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10^-6，相位噪聲低于-100dBc/Hz@1kHz。25、設(shè)計(jì)一個基于無線通信模塊和傳感器的工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，解釋順序表和鏈表的存儲結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并比較它們在插入、刪除和查找操作上的時間復(fù)雜度差異。2、（本題5分）簡述哈希表的哈希沖突解決方法中開放尋址法的其他變體及適用場景。3、（本題5分）解釋如何在一個二叉搜索樹中進(jìn)行查找操作的多線程優(yōu)化，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其線程安全和性能提升。4、（本題5分）論述AVL樹在插入和刪除操作時的平衡調(diào)整對樹的整體結(jié)構(gòu)的影響。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲一個學(xué)校的選課系統(tǒng)信息，包括課程信息、學(xué)生選課情況等，實(shí)現(xiàn)課程的選課、退課和課表生成功能。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲一個快遞公司的快遞員績效評估信息，包括送貨數(shù)量、準(zhǔn)時率等。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個算法，在一個整數(shù)數(shù)組中找出第k小的元素。4、（本題5分）使用圖的拓?fù)渑判蛩惴?，設(shè)計(jì)一個程序，安排課程的先后順序，確保先修課程先完成。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，使用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示交通流量圖，實(shí)現(xiàn)路口擁堵情況的分析和最優(yōu)路徑的推薦功能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)需要存儲設(shè)備的信息，如設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備類型、購買日期、使用狀態(tài)等。系統(tǒng)要支持快速查找特定設(shè)備、按照購買日期對設(shè)備進(jìn)行排序、新增設(shè)備、維修設(shè)備、報(bào)廢設(shè)備。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。2、（本題10分）一個大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄