華東師范大學《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》2021-2022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、在一個循環(huán)隊列中，隊滿的條件是(rear+1)%maxSize==front，隊空的條件是front==rear。假設隊列的最大容量為5，當前front=2，rear=1，此時進行入隊操作是否可行？（）A.可行B.不可行C.不確定D.以上都不對2、設計一個數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)糾錯電路，能夠?qū)φ{(diào)制解調(diào)過程中的錯誤進行檢測和糾正，提高通信的可靠性。3、設計一個無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點通信模塊，實現(xiàn)低功耗、短距離的數(shù)據(jù)傳輸，考慮節(jié)點的能耗管理。4、設計一個基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器的組合濾波系統(tǒng)，有效濾除復雜噪聲。5、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機科學中重要的研究領(lǐng)域，它對程序的性能和效率有著關(guān)鍵影響。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，錯誤的是：（）A.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)以及對數(shù)據(jù)的操作C.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只關(guān)注數(shù)據(jù)的存儲方式，不考慮數(shù)據(jù)的處理效率D.選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提高程序的運行速度和節(jié)省存儲空間6、當使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)緩存時，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見的淘汰算法。假設一個緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關(guān)于LRU策略的實現(xiàn)，哪個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的（）A.棧B.隊列C.哈希表D.雙向鏈表7、設計一個基于無線通信技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與灌溉控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)管理。8、運用集成電路知識，設計一款用于智能手表的低功耗藍牙通信芯片，具備穩(wěn)定的連接和低能耗特性。9、設計一個基于運算放大器的積分器電路，積分時間常數(shù)可調(diào)，輸入信號頻率范圍為0-100Hz。10、根據(jù)傳感器技術(shù)，設計一個用于室內(nèi)空氣質(zhì)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。11、在一個有向圖中，若存在頂點v到頂點u的路徑，同時也存在u到v的路徑，則稱該圖具有？（）A.強連通性B.弱連通性C.單向連通性D.以上都不對12、使用集成電路設計一個電壓比較器陣列，能夠同時比較多個輸入電壓，并輸出比較結(jié)果。13、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設計一個圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復模糊圖像的清晰細節(jié)。14、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設我們正在研究一個紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定15、設計一個數(shù)字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。16、設計一個簡單的無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)設備，實現(xiàn)傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)，描述網(wǎng)關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能。17、利用鎖相環(huán)技術(shù)設計一個頻率合成器，能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)的頻率信號，給出頻率合成器的整體架構(gòu)和各部分的詳細設計。18、設計一個基于FPGA的數(shù)字濾波器，能夠?qū)斎氲臄?shù)字信號進行濾波處理，如低通、高通、帶通等，闡述硬件實現(xiàn)過程和仿真結(jié)果。19、假設正在實現(xiàn)一個股票交易系統(tǒng)，需要實時記錄每只股票的最新價格，并能夠快速獲取價格最高和最低的股票。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以滿足這個需求？（）A.平衡二叉搜索樹，存儲股票價格信息B.鏈表，順序更新股票價格C.哈希表，映射股票代碼和價格D.棧，存儲價格變化20、設計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓，具有過流保護和短路保護功能，給出電路設計和性能測試分析。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明在一個二叉堆中進行刪除最大元素操作后如何重新調(diào)整堆的結(jié)構(gòu)。2、（本題5分）在一個二叉搜索樹中，如何實現(xiàn)刪除操作并保證樹的性質(zhì)不變？3、（本題5分）闡述如何使用字典樹（Trie樹）存儲字符串集合，并實現(xiàn)字符串的查找操作，分析其時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）論述在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何使用分治法解決復雜問題，舉例說明其在排序和查找算法中的應用。5、（本題5分）闡述并查集中如何通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改進提高空間利用率。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，使用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示旅游景點地圖，實現(xiàn)景點之間的最短路徑查找和推薦功能。2、（本題5分）以鏈表為基礎(chǔ)，設計一個手機通訊錄管理系統(tǒng)，支持聯(lián)系人的添加、刪除、查找和修改。3、（本題5分）設計一個算法，用鄰接表表示一個無向圖，判斷圖中是否存在完美匹配。4、（本題5分）設計一個哈希表程序，采用開放尋址法處理哈希沖突，支持動態(tài)調(diào)整哈希表的大小。5、（本題5分）設計一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個在線購物車系統(tǒng)，能夠存儲商品信息（商品編號、商品名稱、數(shù)量、價格等），支持商品的添加、刪除、修改數(shù)量和結(jié)算功能。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個快遞物流跟蹤系統(tǒng)需要存儲快遞單號、發(fā)件人、收件人、收件地址、當前位置、預計到達時間等信息。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定快遞單號的信息、按照預計到達時間對快遞進行排序、新增快遞單號、更新快遞的當前位置。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細描述算法和代碼實現(xiàn)，同時考慮性能優(yōu)化。2、（本題10分）某城市的智能停車系統(tǒng)需要記錄停車場的位置、車位數(shù)量、占用情況和收費信息。設計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，幫助用戶快速找到空閑車位并計算停車費用。3、（本題10分）一個大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要對員工的績效評估和培訓記錄進行管理。員工信息包括員工編