重慶交通大學《數(shù)據(jù)結構》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結構》2023-2024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25個小題，每小題1分，共25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、基于通信中的編碼調制技術設計一個高效的數(shù)字通信系統(tǒng)，提高頻譜利用率和傳輸速率。2、在樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷可以得到不同的節(jié)點訪問順序。以下關于這三種遍歷方式的應用場景，描述錯誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹的副本B.中序遍歷常用于對二叉搜索樹進行排序操作C.后序遍歷常用于計算二叉樹中節(jié)點的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應用場景是固定的，不能相互替代3、設計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。4、在數(shù)據(jù)結構的遞歸操作中，需要注意遞歸的終止條件和?？臻g的使用。假設我們正在使用遞歸解決一個問題。以下關于遞歸的描述，哪一項是不準確的？（）A.遞歸函數(shù)必須有明確的終止條件，否則會導致無限遞歸B.遞歸調用會使用系統(tǒng)的?？臻g來保存中間結果和返回地址C.對于一些問題，使用迭代實現(xiàn)比遞歸實現(xiàn)效率更高D.遞歸總是比迭代更容易理解和實現(xiàn)，應該優(yōu)先使用遞歸5、設計一個簡單的無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)關設備，實現(xiàn)傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)的匯聚和轉發(fā)，描述網(wǎng)關的硬件結構和軟件功能。6、設計一個基于模擬比較器的電壓監(jiān)測系統(tǒng)，當輸入電壓超過設定的上下限時進行報警。7、設計一個基于壓力傳感器和單片機的液位測量系統(tǒng)，實時監(jiān)測容器內的液位高度。8、運用集成電路工藝，設計一款用于無人機的飛行控制芯片，具備穩(wěn)定的姿態(tài)控制和導航功能。9、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結構，通過哈希函數(shù)將關鍵字映射到表中的位置。假設使用一個簡單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來存儲一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來解決。那么查找值為32時，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.410、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調整和實時濾波，給出硬件設計和濾波算法優(yōu)化。11、設計一個基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動調節(jié)溫室內的溫度、濕度、光照強度和二氧化碳濃度，為植物生長提供最佳環(huán)境。12、考慮用數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)一個表達式求值的算法，例如計算中綴表達式的值。以下哪種數(shù)據(jù)結構組合可能是最有效的（）A.棧和隊列B.棧和二叉樹C.隊列和哈希表D.棧和鏈表13、設計一個數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時測量直流電壓和電流，電壓測量范圍為0V到100V，電流測量范圍為0A到1A，精度為±0.1V和±0.01A。14、設計一個簡單的工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人的軌跡規(guī)劃和運動控制，闡述系統(tǒng)的控制算法和硬件實現(xiàn)。15、設計一個基于藍牙低功耗技術的智能血壓計，能夠準確測量血壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP進行分析和存儲。16、設計一個基于ARM的嵌入式圖像識別系統(tǒng)，能夠對特定目標進行識別和分類，闡述系統(tǒng)的硬件架構和算法實現(xiàn)。17、當需要構建一個能夠表示家族關系的樹形數(shù)據(jù)結構時，假設每個節(jié)點代表一個家庭成員，并且需要方便地查找某個成員的祖先和后代。以下哪種樹形結構最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹18、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)結構可能是最適合的？（）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19、利用電力電子技術設計一個三相交流逆變器，將直流電轉換為三相交流電，用于驅動電機等負載。20、在一個具有n個元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n21、利用電力電子技術設計一個電動汽車充電樁的功率模塊，實現(xiàn)高效充電和電能轉換。22、設計一個用于醫(yī)療監(jiān)護儀的生理信號處理電路，如心電、血壓等，給出電路設計和干擾抑制措施。23、根據(jù)傳感器技術，設計一個用于室內空氣質量監(jiān)測的氣體傳感器系統(tǒng)，能夠檢測甲醛、苯等有害氣體濃度。24、設計一個高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結構和穩(wěn)定性分析。25、圖是一種復雜的數(shù)據(jù)結構，包含頂點和邊。假設存在一個無向圖，頂點分別為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-B二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋圖的生成樹是什么，以及如何找到一個圖的最小生成樹。2、（本題5分）解釋什么是哈夫曼編碼，并說明其在數(shù)據(jù)壓縮中的作用和優(yōu)勢。3、（本題5分）在最短路徑問題中，解釋Dijkstra算法和Floyd算法的基本思想和實現(xiàn)步驟，比較它們在不同類型圖上的應用和效率。4、（本題5分）詳細闡述在一個具有n個頂點的無向圖中，如何判斷其是否為連通圖，并給出相應的算法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個單向鏈表，包含節(jié)點的創(chuàng)建、插入、刪除和遍歷功能，同時實現(xiàn)按值查找節(jié)點的操作。2、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，計算二叉樹中葉子節(jié)點的數(shù)量。3、（本題5分）設計一個動態(tài)規(guī)劃算法，求解最長公共子序列問題，輸出最長公共子序列及其長度。4、（本題5分）設計一個算法，在一個帶權無向圖中找出兩個指定頂點之間的所有簡單路徑，并計算每條路徑的權值和。5、（本題5分）設計一個哈夫曼樹，根據(jù)給定的字符頻率生成哈夫曼編碼，并對一段文本進行壓縮和解壓縮。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個在線點餐外賣系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設計數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。2、（本題10分）某電商倉庫的貨物管理系統(tǒng)需要記錄貨物的信息，包括貨物編號、貨物