遼寧科技學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共5頁遼寧科技學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于編碼器和控制器的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。2、在二叉樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的順序不同。假設(shè)已知一棵二叉樹的先序遍歷和中序遍歷結(jié)果，能否唯一確定這棵二叉樹的結(jié)構(gòu)（）A.能B.不能C.有時(shí)能，有時(shí)不能D.以上都不對(duì)3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，說明算法和硬件實(shí)現(xiàn)。4、在二叉樹的應(yīng)用中，二叉查找樹常用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)集合的操作。以下關(guān)于二叉查找樹的操作，錯(cuò)誤的是（）A.查找操作通過比較節(jié)點(diǎn)值，沿著合適的子樹進(jìn)行B.插入操作可能會(huì)破壞二叉查找樹的性質(zhì)，需要進(jìn)行調(diào)整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點(diǎn)，不會(huì)影響樹的結(jié)構(gòu)D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點(diǎn)值序列5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋識(shí)別、密碼輸入或刷卡方式進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門的開關(guān)。6、利用射頻電路設(shè)計(jì)一個(gè)Wi-Fi信號(hào)放大器，增強(qiáng)特定區(qū)域內(nèi)的Wi-Fi信號(hào)覆蓋。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙的無線鼠標(biāo)，能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定的無線連接，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的基本操作功能。8、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，解決沖突是一個(gè)常見的問題。以下關(guān)于沖突解決的描述，不正確的是：（）A.在哈希表中，當(dāng)多個(gè)元素映射到同一個(gè)位置時(shí)就會(huì)發(fā)生沖突B.除了開放尋址法和鏈地址法，還有其他一些沖突解決方法，如再哈希法C.沖突解決的好壞直接影響哈希表的性能，但對(duì)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有影響D.選擇合適的沖突解決方法需要綜合考慮數(shù)據(jù)分布、操作頻率等因素9、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的物體位置檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測物體的位置并反饋給控制系統(tǒng)。10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)電路，能夠測量頻率范圍為1Hz-100MHz的正弦波、方波和脈沖波信號(hào)，測量精度不低于0.1%。11、插入排序也是一種基本的排序算法。對(duì)于插入排序的特點(diǎn)和性能，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.插入排序?qū)⒋判蛟夭迦氲揭雅判蛐蛄械暮线m位置B.插入排序在平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序在數(shù)據(jù)基本有序時(shí)性能較好D.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的電壓跟隨器電路，具有高輸入阻抗和低輸出阻抗特性。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)，并通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬開關(guān)和運(yùn)放的音頻混音系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)音頻信號(hào)的混合輸出。15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像增強(qiáng)算法，并在不同類型的圖像上進(jìn)行應(yīng)用和效果評(píng)估。16、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shè)我們正在使用遞歸解決一個(gè)問題。以下關(guān)于遞歸的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.遞歸函數(shù)必須有明確的終止條件，否則會(huì)導(dǎo)致無限遞歸B.遞歸調(diào)用會(huì)使用系統(tǒng)的棧空間來保存中間結(jié)果和返回地址C.對(duì)于一些問題，使用迭代實(shí)現(xiàn)比遞歸實(shí)現(xiàn)效率更高D.遞歸總是比迭代更容易理解和實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸17、設(shè)計(jì)一個(gè)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用PWM控制方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑調(diào)速，包括電路設(shè)計(jì)和控制算法。18、設(shè)計(jì)一個(gè)微處理器中的簡單指令執(zhí)行單元，能夠完成特定指令的取指、譯碼和執(zhí)行過程。19、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于100W，給出電路設(shè)計(jì)和散熱方案。20、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示對(duì)象之間的關(guān)系。在圖的存儲(chǔ)方式中，鄰接矩陣和鄰接表是常見的兩種方法。對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲(chǔ)，其空間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)21、堆是一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列。以下關(guān)于堆的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.大頂堆中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都大于或等于其子節(jié)點(diǎn)的值，小頂堆則相反B.可以用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)堆，通過計(jì)算索引可以方便地進(jìn)行堆的操作C.堆排序利用堆的特性，將數(shù)組構(gòu)建成堆，然后依次取出堆頂元素得到排序結(jié)果D.堆的插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(logn)，且堆的空間復(fù)雜度總是高于其他線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)22、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能手機(jī)的充電管理電路，支持快充和普通充電模式，具備過壓、過流和過熱保護(hù)功能，闡述電路原理和芯片選型。23、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作是常見的需求。以下關(guān)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(gè)元素，直到找到目標(biāo)元素或遍歷完整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.順序查找適用于無序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，時(shí)間復(fù)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(shí)現(xiàn)簡單，但效率較低24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙5.0的低功耗無線傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和功耗優(yōu)化措施。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表系統(tǒng)，能夠測量電壓、電流、功率、電量等參數(shù)，并具備遠(yuǎn)程抄表功能。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）比較冒泡排序和堆排序在時(shí)間復(fù)雜度上的優(yōu)劣。2、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組中，進(jìn)行荷蘭國旗問題的劃分，分析所使用的算法和時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）解釋插入排序算法在基本有序和完全無序情況下的性能差異，說明其適用場景和優(yōu)化方法。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在字符串的壓縮算法中，除了哈夫曼編碼，還有哪些常見的方法及其原理。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)一個(gè)快遞公司的快遞包裹重量分布信息，支持重量區(qū)間的統(tǒng)計(jì)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，模擬一個(gè)共享單車系統(tǒng)，能夠存儲(chǔ)單車的位置、狀態(tài)等信息，支持用戶的掃碼租車和還車操作。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用廣度優(yōu)先搜索算法計(jì)算給定無向圖中兩點(diǎn)之間的最短路徑長度，輸出長度值。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用堆結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)一組任務(wù)按照難度和重要程度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)二叉樹中找出所有節(jié)點(diǎn)值的方差。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的藥品庫存管理系統(tǒng)需要對(duì)藥品的種類、數(shù)量和有效期進(jìn)行管理。藥品信息包括藥品編號(hào)、名稱、數(shù)量、有效期等。這些信息以哈希桶的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某種藥品的庫存數(shù)量和有效期；（2）藥品入庫時(shí)添加信息；（3）藥品過期時(shí)刪除信息；（4）統(tǒng)計(jì)即將過期的藥品數(shù)量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某航空公司的訂票系統(tǒng)需要對(duì)航班信息和乘客訂票情況進(jìn)行管理。航班信息包括航班號(hào)、起降時(shí)間、起降地點(diǎn)、座位數(shù)量等，乘客訂票信息包括乘客姓名、身份證號(hào)、航班號(hào)、座位號(hào)等。這些信息以哈希表和鏈表的組合形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查詢某個(gè)航班的剩余座位數(shù)量；（2）為乘客預(yù)訂指定航班的座位；（3）