張家口學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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頁張家口學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee和GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。2、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬積分器的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），分析其轉(zhuǎn)換精度和速度。4、運(yùn)用電子電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于電動(dòng)汽車充電樁的電源模塊，提供穩(wěn)定的直流輸出。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。6、設(shè)計(jì)一個(gè)電子密碼鎖電路，要求具有密碼設(shè)置、密碼輸入、密碼驗(yàn)證和開鎖功能，密碼長度為6位數(shù)字。7、利用傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)水中的溫度、酸堿度、溶解氧等參數(shù)。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度為±1℃，并給出硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程思路。9、在一棵二叉樹中，如果度為2的節(jié)點(diǎn)有10個(gè)，那么度為0的節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能是（）A.10B.11C.9D.無法確定10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信和協(xié)同控制，闡述總線協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。11、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評(píng)估中，除了時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他因素需要考慮。假設(shè)我們正在評(píng)估一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能。以下關(guān)于性能評(píng)估的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、代碼的可讀性和可維護(hù)性也會(huì)影響其在實(shí)際應(yīng)用中的性能B.不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生影響C.對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)，平均性能比最壞性能更重要D.只需要關(guān)注數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在理論上的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境對(duì)性能影響不大12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并通過Wi-Fi將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。13、假設(shè)要開發(fā)一個(gè)文本編輯軟件，需要實(shí)現(xiàn)撤銷和重做功能，能夠記錄用戶的一系列操作并在需要時(shí)進(jìn)行回退或恢復(fù)。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是最適合的？（）A.環(huán)形緩沖區(qū)B.棧C.隊(duì)列D.雙端隊(duì)列14、設(shè)計(jì)一個(gè)鎖相環(huán)（PLL）頻率合成器，輸出特定頻率的穩(wěn)定信號(hào)，分析其相位噪聲和鎖定時(shí)間。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電二極管的光強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量不同波長的光強(qiáng)，精度達(dá)到0.1μW/cm2。16、假設(shè)要對(duì)一個(gè)包含1000個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序17、二叉搜索樹是一種具有特殊性質(zhì)的二叉樹。以下關(guān)于二叉搜索樹的性質(zhì)，錯(cuò)誤的是（）A.左子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均小于根節(jié)點(diǎn)的值B.右子樹上所有節(jié)點(diǎn)的值均大于根節(jié)點(diǎn)的值C.左右子樹也是二叉搜索樹D.中序遍歷二叉搜索樹得到的序列是降序的18、設(shè)計(jì)一個(gè)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。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)工位的順序控制、邏輯控制和故障診斷，提供控制程序和I/O分配表。20、當(dāng)使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)隊(duì)列時(shí)，為了避免假溢出，通常采用循環(huán)隊(duì)列的方式。假設(shè)一個(gè)循環(huán)隊(duì)列的容量為10，當(dāng)前隊(duì)頭指針為3，隊(duì)尾指針為8。此時(shí)入隊(duì)一個(gè)元素后，隊(duì)尾指針應(yīng)該指向哪里（）A.9B.0C.7D.121、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊電路，能夠?qū)崿F(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離在100米以內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。22、設(shè)計(jì)一個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)短距離數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率不低于1Mbps，有效傳輸距離不小于10米。23、紅黑樹是另一種平衡二叉搜索樹。對(duì)于紅黑樹的性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.紅黑樹的節(jié)點(diǎn)要么是紅色，要么是黑色，并且通過一些規(guī)則保持平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)，相對(duì)較為穩(wěn)定C.紅黑樹的查找性能不如AVL樹，因?yàn)槠淦胶庹{(diào)整不如AVL樹嚴(yán)格D.紅黑樹在實(shí)際應(yīng)用中比AVL樹更常見，因?yàn)槠洳迦牒蛣h除操作引起的調(diào)整相對(duì)較少24、假設(shè)在一個(gè)實(shí)時(shí)交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲(chǔ)和處理這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖25、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘分頻器，將輸入時(shí)鐘信號(hào)分頻為不同頻率的輸出信號(hào)。26、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理中FFT算法的硬件加速方案，采用FPGA或?qū)Ｓ眯酒瑢?shí)現(xiàn)，提高運(yùn)算速度。27、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的數(shù)字音頻解碼器，能夠解碼常見的音頻格式如MP3、WAV等，給出硬件設(shè)計(jì)和解碼算法。28、考慮一個(gè)在線考試系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)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(shí)，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(duì)字符串類型的試題進(jìn)行高效存儲(chǔ)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29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的差分放大器電路，具有高共模抑制比和低噪聲特性。30、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，要求在一定負(fù)載下輸出較大功率，且具有良好的音質(zhì)，提供電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線論壇需要存儲(chǔ)帖子和回復(fù)信息。每個(gè)帖子有帖子ID、標(biāo)題、內(nèi)容、作者、發(fā)布時(shí)間等，回復(fù)有回復(fù)ID、帖子ID、內(nèi)容、回復(fù)者、回復(fù)時(shí)間。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理帖子和回復(fù)數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定帖子和其回復(fù)、按照主題分類、刪除違規(guī)帖子和回復(fù)，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)主題的帖子數(shù)量。2、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的教材管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)教材的信息，包括教材編號(hào)、教材名稱、作者、出版社、庫存數(shù)量、已預(yù)訂數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定教材、按照庫存數(shù)量對(duì)教材進(jìn)行排序、新增教材采購、修改預(yù)訂數(shù)量、刪除不再使用的教材。請(qǐng)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。3、（本題5分）某物流企業(yè)的貨物跟蹤系統(tǒng)需要記錄貨物的發(fā)貨地、收貨地、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置、預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)時(shí)更新貨物運(yùn)輸狀態(tài)，支持按發(fā)貨地、收貨地等條件進(jìn)行查詢，能夠及時(shí)處理運(yùn)輸過程中的異常情況。4、（本題5分）一個(gè)在線購物車系統(tǒng)需要對(duì)用戶添加的商品進(jìn)行管理。商品信息包括商品ID、名稱、價(jià)格、數(shù)量等。購物車以棧和隊(duì)列的組合形式實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）添加商品到購物車；（2）從購物車中刪除指定商品；（3）按照價(jià)格從高到低輸出購物車中的商品；（4）計(jì)算購物車中商品的總價(jià)。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）一個(gè)在線租房平臺(tái)需要管理房源信息、租客信息、租賃合同和租金支付等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持房源的發(fā)布、查找和修改，租客的注冊(cè)和信息管理，租賃合同的簽訂和租金支付記錄，并能夠保障交易的安全和糾紛處理。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在一個(gè)有序數(shù)組中進(jìn)行快速插入操作，保持?jǐn)?shù)組的有序性，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋如何判斷一個(gè)圖是否為連通圖，給出至少兩種方法和實(shí)現(xiàn)步驟。3、（本題5分）詳細(xì)解釋圖的深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷算法的基本思想，分析它們的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組