貴州大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》2023-2024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(shè)計一個智能水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)如pH值、溶解氧等，并進行數(shù)據(jù)傳輸和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。2、設(shè)計一個基于FPGA的圖像縮放系統(tǒng)，能夠?qū)斎雸D像進行任意比例的縮放。3、設(shè)計一個基于單片機的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)節(jié)能控制。4、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于環(huán)境監(jiān)測的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種污染物的濃度。5、考慮一個在線購物車系統(tǒng)，需要存儲用戶添加的商品信息，包括商品ID、數(shù)量和價格，并支持商品的添加、刪除和修改操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.二叉搜索樹，根據(jù)商品ID存儲B.鏈表，動態(tài)管理商品信息C.數(shù)組，順序存儲購物車內(nèi)容D.哈希表，快速定位商品6、考慮一個任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，有多個任務(wù)按照優(yōu)先級和提交時間進行調(diào)度執(zhí)行。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理這些任務(wù)，并保證高優(yōu)先級或早提交的任務(wù)先執(zhí)行？（）A.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級和時間排序B.數(shù)組，通過索引訪問任務(wù)C.鏈表，按照提交順序存儲任務(wù)D.棧，先進后出執(zhí)行任務(wù)7、設(shè)計一個圖像處理中基于區(qū)域的圖像分割效果評估系統(tǒng)，包括準確性和邊界完整性等指標。8、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器，能夠自動控制水溫、水位和上水，描述電路原理和控制策略。9、跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于跳表的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.跳表通過在鏈表中增加多層索引來提高查找效率B.插入和刪除操作在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(logn)C.跳表的空間復(fù)雜度比普通鏈表高，但低于平衡二叉搜索樹D.跳表的性能不受數(shù)據(jù)分布的影響，始終保持較好的查找效率10、設(shè)計一個光耦隔離的數(shù)字輸入輸出模塊，實現(xiàn)與外部設(shè)備的電氣隔離通信，給出電路參數(shù)和應(yīng)用示例。11、設(shè)計一個基于藍牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)與手機的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測功能。12、設(shè)計一個數(shù)字電壓表故障診斷電路，能夠自動檢測電壓表的故障，并給出故障提示。13、設(shè)計一個無線遙控器智能學(xué)習(xí)電路，能夠?qū)W習(xí)其他遙控器的編碼，實現(xiàn)一個遙控器控制多個設(shè)備。14、設(shè)計一個基于模擬乘法器的乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），分析其性能和誤差。15、當需要構(gòu)建一個能夠表示家族關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，假設(shè)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(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹16、設(shè)計一個基于單片機的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r顯示停車場內(nèi)的車位占用情況，并引導(dǎo)車輛快速找到空閑車位。17、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個遠程醫(yī)療手術(shù)示教系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)高清視頻和數(shù)據(jù)的實時傳輸。18、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）和攝像頭的運動目標檢測系統(tǒng)，實時檢測視頻中的運動目標。19、設(shè)計一個無線遙控器擴展電路，能夠增加遙控器的控制距離和控制功能，控制距離在50米以上。20、對于一個具有n個節(jié)點的AVL樹，其平均查找長度的量級為？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在一個具有n個元素的鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表節(jié)點的隨機交換。2、（本題5分）闡述如何在一個具有n個頂點的圖中，使用鄰接表存儲結(jié)構(gòu)獲取頂點的度，并分析其時間復(fù)雜度。3、（本題5分）數(shù)組的查找算法中，二分查找的實現(xiàn)條件和過程是怎樣的？時間復(fù)雜度是多少？4、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，刪除操作后如何恢復(fù)樹的平衡且不破壞中序遍歷的性質(zhì)。5、（本題5分）解釋在一個具有n個頂點的圖中，如何使用深度優(yōu)先搜索找出所有的連通分量。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，以二叉樹的形式表示家族譜系圖，實現(xiàn)家族成員的查找和關(guān)系展示功能。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，利用數(shù)組實現(xiàn)快速排序的非遞歸并行版本，提高排序效率并展示過程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計一個哈希表程序，采用鏈表處理哈希沖突，支持刪除操作后鏈表的整理，避免出現(xiàn)過多空鏈表。4、（本題5分）設(shè)計一個基于B樹的存儲結(jié)構(gòu)來存儲圖書館書籍信息，實現(xiàn)書籍的借還操作和信息查詢。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，計算給定有向圖的強連通分量，輸出每個強連通分量的節(jié)點。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某城市的公交路線管理系統(tǒng)需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點站、終點站、途經(jīng)站點、發(fā)車時間等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定路線、按照路線長度對路線進行排序、新增和刪除路線、修改路線的發(fā)車時間等功能。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細描述算法設(shè)計和代碼實現(xiàn)，同時分析其時間和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）一個在線考試系統(tǒng)需要管理考試信息，包括考試編號、考試名稱、考試時間、考生名單等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定考試、按照考試時間對考試進行排序、新增考試、刪除考試以及添加和刪除考生。請選擇恰當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細說明算法和代碼實現(xiàn)，以及性能評估。3、（本題10分）在一個在線游戲中，