六盤水職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2》2023-2024學(xué)年第二學(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一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個數(shù)字圖像處理中的圖像壓縮算法，如JPEG，實(shí)現(xiàn)圖像的高效壓縮，比較壓縮前后的圖像質(zhì)量。2、設(shè)計(jì)一個數(shù)字信號處理器（DSP）應(yīng)用電路，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻信號的濾波、降噪等處理功能。3、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的敘述中，不正確的是（）A.平衡二叉樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持樹的平衡B.平衡二叉樹的左右子樹高度差絕對值不超過1C.插入和刪除操作可能會導(dǎo)致平衡二叉樹失去平衡D.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹4、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，支持AES或RSA加密算法，給出硬件實(shí)現(xiàn)和性能分析。5、根據(jù)數(shù)字電路原理，設(shè)計(jì)一個具有自動計(jì)數(shù)和顯示功能的電子計(jì)數(shù)器，可用于工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品計(jì)數(shù)。6、設(shè)計(jì)一個基于熱電偶的溫度測量系統(tǒng)，能夠測量較高溫度范圍，并對測量結(jié)果進(jìn)行冷端補(bǔ)償和線性化處理。7、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)通信接口，支持PCIe或以太網(wǎng)接口，給出硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動開發(fā)。8、設(shè)計(jì)一個數(shù)字音頻編碼和解碼系統(tǒng)，采用特定的編碼算法，比較編碼前后的音頻質(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮率。9、設(shè)計(jì)一個基于紅外傳感器的自動感應(yīng)水龍頭控制系統(tǒng)，當(dāng)檢測到人手時自動出水，一段時間后自動停水。10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，樹的遍歷方式有多種，以下關(guān)于樹的遍歷方式的描述，錯誤的是：（）A.前序遍歷先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后遞歸遍歷左子樹和右子樹B.中序遍歷先遞歸遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后遞歸遍歷右子樹C.后序遍歷先遞歸遍歷左子樹和右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)D.無論采用哪種遍歷方式，對同一棵樹得到的節(jié)點(diǎn)訪問順序都是相同的11、設(shè)計(jì)一個基于STM32的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的控制，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件編程。12、歸并排序是一種基于分治思想的排序算法。對于歸并排序的描述，不正確的是（）A.歸并排序?qū)⒋判蛐蛄胁粩喾殖蓛砂耄缓蠛喜.歸并排序在最壞、最好和平均情況下的時間復(fù)雜度均為O(nlogn)C.歸并排序需要額外的存儲空間來輔助排序D.歸并排序是一種不穩(wěn)定的排序算法13、設(shè)計(jì)一個基于USBPD協(xié)議的快速充電器，能夠根據(jù)設(shè)備需求提供合適的電壓和電流，包括電路設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。14、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)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。15、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，除了時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，還有其他指標(biāo)。關(guān)于這些評估指標(biāo)，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.平均查找長度常用于評估查找算法的性能B.算法的穩(wěn)定性也是一個重要的評估指標(biāo)，特別是在排序算法中C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性和可讀性在實(shí)際應(yīng)用中通常不重要D.對于特定的應(yīng)用場景，還需要考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與其他部分的集成和協(xié)作效率16、設(shè)計(jì)一個數(shù)字信號發(fā)生器電路，能夠產(chǎn)生不同類型的數(shù)字信號，如脈沖信號、方波信號、正弦波信號等，信號頻率和幅度可調(diào)節(jié)。17、設(shè)計(jì)一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計(jì)。18、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個算法來找出一個整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進(jìn)行比較，難以實(shí)現(xiàn)此功能D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計(jì)元素出現(xiàn)次數(shù)19、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以20、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和錯誤處理，給出硬件描述和測試方案。21、設(shè)計(jì)一個用于工業(yè)自動化的激光測距系統(tǒng)，測量精度達(dá)到毫米級，給出系統(tǒng)組成和測量算法。22、運(yùn)用集成電路設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)一款用于工業(yè)控制的數(shù)字信號處理器芯片，滿足實(shí)時性和高精度要求。23、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個電話號碼簿程序，需要快速根據(jù)姓名查找對應(yīng)的電話號碼。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.二叉搜索樹，進(jìn)行姓名查找B.冒泡排序后的數(shù)組，順序查找C.哈希表，直接定位電話號碼D.插入排序后的數(shù)組，二分查找24、設(shè)計(jì)一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的語音信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、濾波、編碼和傳輸功能。25、設(shè)計(jì)一個基于數(shù)字信號處理的語音合成系統(tǒng)，能夠?qū)⑽谋巨D(zhuǎn)換為自然流暢的語音。26、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的棧空間，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變27、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要考慮時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數(shù)組而不是鏈表的是（）A.頻繁進(jìn)行插入和刪除操作B.事先不知道數(shù)據(jù)的規(guī)模大小C.需要快速隨機(jī)訪問元素D.內(nèi)存空間有限28、考慮一個航班預(yù)訂系統(tǒng)，需要存儲不同航班的信息，包括航班號、起降時間、座位數(shù)量等，并能夠快速地根據(jù)航班號、起降地點(diǎn)等條件進(jìn)行查詢和預(yù)訂操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最優(yōu)的？（）A.二分查找算法和二叉搜索樹B.哈希表和線性探測解決沖突C.冒泡排序和鏈表D.選擇排序和數(shù)組29、設(shè)計(jì)一個基于光電傳感器和計(jì)數(shù)器的物體運(yùn)動速度測量系統(tǒng)，準(zhǔn)確測量物體的運(yùn)動速度。30、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設(shè)我們正在使用一個AVL樹。以下關(guān)于AVL樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點(diǎn)后，可能需要進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)操作來恢復(fù)AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內(nèi)存受限的環(huán)境中使用二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統(tǒng)需要存儲菜品信息，如菜品編號、菜品名稱、菜品價格、菜品分類、銷量等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定菜品、按照銷量對菜品進(jìn)行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化方法。2、（本題5分）某電商平臺的商家管理系統(tǒng)需要存儲商家的信息，如商家編號、商家名稱、主營商品、信譽(yù)評級、銷售額等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定商家、按照銷售額對商家進(jìn)行排序、新增商家、修改商家信息、對違規(guī)商家進(jìn)行處理。請?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實(shí)現(xiàn)和性能評估。3、（本題5分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)選課過程的高效管理。4、（本題5分）在一個在線課程學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生需要完成一系列的課程任務(wù)，每個任務(wù)有不同的要求和截止日期。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來記錄學(xué)生的任務(wù)完成情況，包括已完成任務(wù)、未完成任務(wù)、任務(wù)提交時間、得分等，能夠?qū)崟r跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度并及時提醒學(xué)生即將到期的任務(wù)。5、（本題5分）一個在線課程平臺的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時間、批改分?jǐn)?shù)、評語。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)完成情況。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）鏈表的環(huán)形檢測有哪些方法？請?jiān)敿?xì)描述一種方法的實(shí)現(xiàn)過程。2、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的層次遍歷變種問題（如之字形遍歷）中的應(yīng)用。3、（本題5分）如何在二叉搜索樹中查找特定值的節(jié)點(diǎn)？請描述查找過程。4、（本題