長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(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51單片機(jī)的智能安防系統(tǒng)，能夠檢測(cè)門(mén)窗的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、人體紅外信號(hào)，并通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能車(chē)庫(kù)門(mén)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)庫(kù)門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程控制和防夾保護(hù)功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)具有自動(dòng)增益控制和動(dòng)態(tài)范圍壓縮功能的音頻處理系統(tǒng)，提高音頻質(zhì)量，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估。4、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)ADC轉(zhuǎn)換器，給出轉(zhuǎn)換精度、速度和功耗等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)，能夠通過(guò)指紋識(shí)別、密碼輸入或刷卡方式進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門(mén)的開(kāi)關(guān)。6、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，能夠采集和顯示輸入信號(hào)的波形，包括硬件采集電路和軟件顯示界面的設(shè)計(jì)。7、以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實(shí)現(xiàn)LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略？（）A.數(shù)組B.鏈表C.哈希表D.棧8、想象一個(gè)需要存儲(chǔ)大量學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)，并能夠快速找出最高成績(jī)和最低成績(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，還需要支持成績(jī)的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最為合適？（）A.二叉搜索樹(shù)，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對(duì)復(fù)雜C.哈希表，查找特定成績(jī)效率高，但不便于直接找出最大和最小成績(jī)D.紅黑樹(shù)，自平衡的二叉搜索樹(shù)，保證了較高的查找和插入效率9、設(shè)計(jì)一個(gè)電子血壓計(jì)擴(kuò)展電路，能夠增加血壓計(jì)的測(cè)量功能和精度，并且具有數(shù)據(jù)傳輸和分析功能。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于LoRa技術(shù)的遠(yuǎn)程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件協(xié)議。11、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻振蕩器電路，工作頻率在50MHz以上，輸出穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，給出電路結(jié)構(gòu)和調(diào)試要點(diǎn)。12、堆排序是基于二叉堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法。假設(shè)我們正在使用堆排序?qū)?shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于堆排序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.堆排序首先將數(shù)組構(gòu)建成一個(gè)最大堆或最小堆，然后逐步取出堆頂元素并調(diào)整堆B.堆排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(1)C.堆排序在排序過(guò)程中不需要額外的輔助空間，是一種原地排序算法D.堆排序適用于對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，但在數(shù)據(jù)量較小時(shí)性能不如其他排序算法13、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的卷積編碼和解碼電路，分析其糾錯(cuò)性能和對(duì)系統(tǒng)誤碼率的改善效果。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信中的碼間干擾補(bǔ)償電路，分析補(bǔ)償效果和對(duì)系統(tǒng)性能的影響。15、設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的小型路由器，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，配置相關(guān)路由協(xié)議。16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法中，歸并排序是一種穩(wěn)定的排序方法。假設(shè)我們正在使用歸并排序?qū)?shù)組進(jìn)行排序。以下關(guān)于歸并排序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.歸并排序的基本思想是將數(shù)組分成兩半，分別排序后再合并B.歸并排序的時(shí)間復(fù)雜度在任何情況下都是O(nlogn)C.歸并排序在合并過(guò)程中需要額外的輔助空間，其空間復(fù)雜度為O(n)D.歸并排序是一種原地排序算法，不需要額外的存儲(chǔ)空間17、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于無(wú)人機(jī)的飛行控制芯片，具備穩(wěn)定的姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電位器和濾波器的音頻均衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻各頻段的靈活均衡調(diào)節(jié)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)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。20、設(shè)計(jì)一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣率達(dá)到200MSa/s，分辨率為14位，輸入范圍為±10V，說(shuō)明硬件選型和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。21、利用射頻技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線方式傳輸，給出節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和功耗分析。22、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中均衡器收斂速度和失調(diào)的優(yōu)化方案，分析對(duì)系統(tǒng)性能的改善。23、快速排序是一種高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為兩部分，使得左邊部分的元素都小于等于基準(zhǔn)元素，右邊部分的元素都大于等于基準(zhǔn)元素。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)B.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法C.快速排序的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)D.快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)24、在一個(gè)循環(huán)隊(duì)列中，隊(duì)頭指針指向隊(duì)頭元素的前一個(gè)位置，隊(duì)尾指針指向隊(duì)尾元素。假設(shè)隊(duì)列的最大容量為10，當(dāng)前隊(duì)頭指針為5，隊(duì)尾指針為8。此時(shí)，如果進(jìn)行入隊(duì)操作，新元素應(yīng)該存儲(chǔ)在哪個(gè)位置？（）A.9B.0C.8D.725、在一個(gè)需要對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行去重操作的場(chǎng)景中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.集合，自動(dòng)去除重復(fù)元素B.數(shù)組，需要額外的算法進(jìn)行去重C.鏈表，去重操作復(fù)雜且效率低D.棧，不適合進(jìn)行去重操作26、快速排序是一種高效的排序算法。以下關(guān)于快速排序的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.采用分治的思想B.平均時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)C.最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但概率較小D.是一種穩(wěn)定的排序算法27、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和定時(shí)功能，并可設(shè)置不同的工作模式。28、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)智能工廠的5G專(zhuān)網(wǎng)方案，滿足工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)低延遲、高可靠通信的需求。29、考慮一個(gè)在線游戲的服務(wù)器端程序，需要實(shí)時(shí)地處理多個(gè)玩家的操作請(qǐng)求，并維護(hù)玩家的狀態(tài)信息，如位置、得分等。由于玩家的操作頻繁且并發(fā)，數(shù)據(jù)需要快速地更新和查詢。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲(chǔ)玩家的狀態(tài)數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組，能夠快速地隨機(jī)訪問(wèn)元素B.哈希表，通過(guò)哈希函數(shù)快速定位玩家的數(shù)據(jù)C.圖，用于表示玩家之間的關(guān)系和交互D.樹(shù)狀數(shù)組，高效地支持區(qū)間查詢和更新30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于觸摸屏的人機(jī)交互界面，用于控制和顯示一個(gè)電子設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線圖書(shū)館的圖書(shū)借閱系統(tǒng)需要記錄圖書(shū)的借閱者、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否逾期等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理圖書(shū)借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時(shí)提醒借閱者歸還圖書(shū)并統(tǒng)計(jì)圖書(shū)的借閱頻率。2、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對(duì)課程的選課信息進(jìn)行處理。選課信息包括課程編號(hào)、課程名稱、授課教師、選課學(xué)生名單等。這些信息以隊(duì)列和棧的組合形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學(xué)生名單；（2）撤銷(xiāo)某個(gè)學(xué)生的選課；（3）統(tǒng)計(jì)每門(mén)課程的選課人數(shù)；（4）調(diào)整選課順序，將優(yōu)先選課的學(xué)生排在前面。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓(xùn)記錄和績(jī)效考核等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類(lèi)報(bào)表，并支持員工信息的更新和刪除操作。4、（本題5分）某電商平臺(tái)的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)更新和查詢，能夠根據(jù)運(yùn)輸情況及時(shí)調(diào)整預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，并為用戶提供準(zhǔn)確的物流跟蹤服務(wù)。5、（本題5分）某在線招聘平臺(tái)需要管理企業(yè)的招聘信息、求職者簡(jiǎn)歷和面試安排。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)高效的人才匹配和招聘流程管理。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用哈希表存儲(chǔ)的整數(shù)對(duì)集合，解釋如何設(shè)計(jì)哈希函數(shù)和處理沖突，給出具體的示例和代碼。2、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的鏈表中，如何刪除指定位置的節(jié)點(diǎn)，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）描述二叉樹(shù)的遍歷算法在二叉樹(shù)的節(jié)點(diǎn)值之和問(wèn)題、樹(shù)的坡度問(wèn)題中的應(yīng)用。4、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)元素的順序表中，如何實(shí)現(xiàn)插入一