中南民族大學《數(shù)據(jù)結構》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頁中南民族大學

《數(shù)據(jù)結構》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、設計一個基于霍爾傳感器的電機轉速測量系統(tǒng)，能夠準確測量電機的轉速，并將轉速數(shù)據(jù)實時顯示。2、設計一個基于PLC的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)機器人的運動控制、軌跡規(guī)劃和任務執(zhí)行。3、設計一個基于Wi-Fi6的無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，實現(xiàn)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡連接，給出系統(tǒng)組成和關鍵技術。4、設計一個太陽能路燈控制器智能調(diào)光與節(jié)能電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(xiàn)節(jié)能的同時保證照明效果。5、設計一個基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設備的遠程控制和智能場景切換功能。6、設計一個用于工業(yè)傳感器的信號調(diào)理電路，將傳感器輸出的小信號轉換為標準電壓或電流信號，給出電路設計和精度分析。7、在數(shù)據(jù)結構中，查找操作是常見的需求。以下關于順序查找的描述，不正確的是（）A.從數(shù)組或鏈表的開頭依次比較每個元素，直到找到目標元素或遍歷完整個數(shù)據(jù)結構B.順序查找適用于無序的數(shù)據(jù)結構，時間復雜度為O(n)C.順序查找在任何情況下都不是一種有效的查找方法D.順序查找的實現(xiàn)簡單，但效率較低8、設計一個太陽能充電控制器，能夠對太陽能電池板的輸出進行控制和管理，實現(xiàn)對蓄電池的有效充電，包括電路設計和控制策略。9、設計一個基于音頻功率放大器的家庭影院音響系統(tǒng)，具備環(huán)繞聲效果和低音增強功能。10、設計一個基于無線通信技術的智能水質監(jiān)測浮標系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測水域的水質參數(shù)并遠程傳輸。11、假設要實現(xiàn)一個可以動態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結構，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹，如AVL樹或紅黑樹，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動態(tài)調(diào)整大小復雜，且插入和刪除操作可能導致大量元素移動D.棧，不符合有序和動態(tài)調(diào)整的要求12、利用模擬電路技術，設計一個用于醫(yī)療設備的直流穩(wěn)壓電源電路，提供穩(wěn)定的低噪聲電源。13、設計一個太陽能充電器電路，能夠將太陽能轉換為電能，為手機、平板電腦等設備充電，輸出電壓為5V。14、設計一個基于數(shù)字濾波器和單片機的電機噪聲抑制系統(tǒng)，降低電機運行時的噪聲。15、設計一個基于數(shù)字鎖相環(huán)的時鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個設備的時鐘保持同步，分析其同步精度和穩(wěn)定性。16、設計一個用于工業(yè)自動化的視覺檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的缺陷和尺寸，說明系統(tǒng)硬件組成和圖像處理算法。17、隊列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關于隊列的描述，錯誤的是：（）A.隊列遵循先進先出（FIFO）原則，即最先入隊的元素最先出隊B.環(huán)形隊列可以有效地解決順序隊列中假溢出的問題，提高存儲空間的利用率C.隊列在任務調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊列的插入和刪除操作只能在隊頭和隊尾進行，不能在隊列中間進行，且其操作效率總是低于棧18、運用通信網(wǎng)絡原理，設計一個物流配送中心的貨物跟蹤系統(tǒng)的網(wǎng)絡方案，實時掌握貨物位置和狀態(tài)。19、設計一個高通濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。20、設計一個基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，說明系統(tǒng)架構和通信協(xié)議轉換。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）比較插入排序和歸并排序在空間復雜度上的優(yōu)劣。2、（本題5分）解釋什么是伸展樹，并說明其在動態(tài)查找中的優(yōu)勢。3、（本題5分）深入分析在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法判斷圖是否連通，并說明其實現(xiàn)原理。4、（本題5分）解釋并查集中路徑壓縮的原理和作用，并說明如何實現(xiàn)路徑壓縮優(yōu)化。5、（本題5分）論述在圖的遍歷中，如何使用標記數(shù)組避免重復訪問節(jié)點，以及其實現(xiàn)的原理。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究跳表在數(shù)據(jù)動態(tài)更新頻繁情況下的性能優(yōu)化策略，并實驗驗證。2、（本題5分）設計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)插入排序算法，輸入一組數(shù)據(jù)進行排序并展示過程和結果。3、（本題5分）設計一個程序，對一個二叉搜索樹進行刪除操作后，重建其平衡。4、（本題5分）以哈希表為基礎，設計一個在線購物網(wǎng)站用戶購物偏好分析系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的購買歷史分析偏好。5、（本題5分）使用棧結構設計一個程序，實現(xiàn)中綴表達式到前綴表達式的轉換。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某學校的圖書館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書信息，包括圖書編號、書名、作者、出版社、出版年份、館藏數(shù)量、借閱狀態(tài)等。請為該系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)結構，能夠快速查找特定圖書、按作者或出版社分類查詢、統(tǒng)計熱門圖書，并支持新書的入庫和舊書的刪除操作。2、（本題10分）某物流倉庫需要對貨物的存儲位置和出入庫記錄進行管理。貨物信息和位置以圖的鄰接矩陣形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查找某類貨物的存儲位置；（2）記錄貨物的出入庫時間和數(shù)量；（3）當倉庫布局調(diào)整時，更新貨物的存儲位置；（4）統(tǒng)計某種貨物在一段時間內(nèi)的出入庫總量。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。3、（本題10分）一個在線游戲的組隊系統(tǒng)需要對玩家的組隊信息進行管理。組隊信息