西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022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、設(shè)計一個基于數(shù)字濾波器的信號去噪系統(tǒng)，分析去噪效果和對原始信號的保真度。2、設(shè)計一個用于太陽能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強度自動控制路燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。3、設(shè)計一個基于數(shù)字邏輯的搶答器系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確判斷多個選手的搶答順序，并進(jìn)行顯示和報警。4、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的車牌識別停車場管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的自動識別和出入管理。5、設(shè)計一個簡單的無線充電系統(tǒng)，輸出功率為5W，效率不低于70%，說明系統(tǒng)原理和關(guān)鍵部件。6、運用集成電路知識，設(shè)計一款用于智能手機的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強、降噪和色彩校正功能。7、插入排序也是一種常見的排序算法。以下關(guān)于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑夭迦氲揭雅判虻牟糠种泻线m的位置B.插入排序在平均情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序?qū)τ谛∫?guī)模數(shù)據(jù)的排序效果較好8、假設(shè)在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖9、設(shè)計一個智能溫度傳感器，能夠?qū)崟r測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?，具備低功耗和高精度的特點。10、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠采集高速的模擬或數(shù)字信號，給出硬件設(shè)計和數(shù)據(jù)處理方法。11、設(shè)計一個電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準(zhǔn)功能。12、考慮隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它遵循先進(jìn)先出的原則。假設(shè)一個銀行需要管理客戶的排隊等待服務(wù)，每個客戶按照到達(dá)的順序接受服務(wù)。為了有效地組織和管理客戶的等待過程，以下關(guān)于隊列的操作，哪個是最關(guān)鍵的（）A.隨機刪除隊列中的元素B.在隊列中間插入新的客戶C.讀取隊列頭部的客戶信息D.對隊列中的元素進(jìn)行排序13、設(shè)計一個數(shù)字鎖相放大器，能夠從強噪聲背景中提取微弱信號，給出系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。14、設(shè)計一個基于藍(lán)牙的無線鍵盤，實現(xiàn)按鍵輸入的無線傳輸和與計算機的連接，描述硬件和軟件設(shè)計。15、在一個需要頻繁進(jìn)行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構(gòu)建中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節(jié)省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級處理，不是字符串查找的首選16、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.需要快速隨機訪問元素D.內(nèi)存空間有限17、當(dāng)使用樹結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)時，平衡二叉樹是為了保證樹的高度平衡，從而提高查找效率。假設(shè)一個平衡二叉樹由于插入操作導(dǎo)致失衡，以下哪種調(diào)整方法可以恢復(fù)平衡（）A.旋轉(zhuǎn)操作B.重新構(gòu)建整棵樹C.忽略失衡，繼續(xù)進(jìn)行操作D.以上方法都不行18、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，棧是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)后出的原則。假設(shè)一個程序需要對一系列操作進(jìn)行逆序處理，例如計算表達(dá)式的值或者實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用的嵌套。以下哪種應(yīng)用場景最適合使用棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（）A.按照優(yōu)先級對任務(wù)進(jìn)行排序B.存儲一組無序的整數(shù)并進(jìn)行快速查找C.模擬瀏覽器的前進(jìn)和后退功能D.實現(xiàn)一個優(yōu)先隊列19、設(shè)計一個基于ZigBee的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測土壤溫度、濕度、酸堿度等參數(shù)，并實現(xiàn)自動灌溉和施肥控制。20、設(shè)計一個基于模擬乘法器和運放的有效值測量電路，能夠測量交流信號的有效值。21、在一個操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度中，多個進(jìn)程需要競爭CPU資源，系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級和等待時間進(jìn)行調(diào)度。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地管理進(jìn)程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進(jìn)程數(shù)據(jù)B.鏈表，簡單記錄進(jìn)程順序C.數(shù)組，按固定順序存儲進(jìn)程D.堆，根據(jù)優(yōu)先級調(diào)整進(jìn)程位置22、設(shè)計一個圖像處理中的邊緣檢測算法，并在實際圖像上進(jìn)行測試和優(yōu)化，分析算法的復(fù)雜度和準(zhǔn)確性。23、在一個具有n個節(jié)點的二叉排序樹中，查找一個特定元素的平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)24、考慮一個語音識別系統(tǒng)，需要對語音信號進(jìn)行實時處理和分析，存儲語音片段的特征信息，并能夠快速地進(jìn)行匹配和識別。對于這樣的系統(tǒng)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.循環(huán)鏈表，存儲連續(xù)的語音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問語音數(shù)據(jù)C.二叉堆，快速獲取重要的語音特征D.哈希桶，快速定位特定的語音特征25、設(shè)計一個直流無刷電機控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動電路和控制策略。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)論述在利用二叉樹進(jìn)行先序線索化的過程中，如何建立線索和遍歷線索二叉樹，并給出相應(yīng)的算法步驟和代碼示例。2、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如表達(dá)式求值、函數(shù)調(diào)用等，并說明其原理。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個字符串中進(jìn)行字符串匹配的模糊搜索。4、（本題5分）解釋如何在一個具有n個頂點的圖中計算每個頂點的鄰居頂點數(shù)量。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個算法，對紅黑樹進(jìn)行中序遍歷，并輸出節(jié)點的值。2、（本題5分）設(shè)計一個基于循環(huán)隊列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)入隊、出隊和判斷隊列是否為空滿的操作。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，在鏈表中實現(xiàn)節(jié)點的排序，要求空間復(fù)雜度為O(1)，輸出排序后的鏈表。4、（本題5分）比較AVL樹和紅黑樹在內(nèi)存管理方面的差異，設(shè)計相應(yīng)的存儲策略。5、（本題5分）利用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計一個城市公交線路優(yōu)化系統(tǒng)，考慮客流量和運營成本。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個在線旅游行程規(guī)劃系統(tǒng)中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲用戶的行程規(guī)劃，支持行程的修改、分享和評價，能夠根據(jù)用戶需求提供合理的行程建議和優(yōu)化方案。2、（本題10分）某電商平臺的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計到達(dá)時間等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實現(xiàn)物流信息的實時更新和查詢，能夠根據(jù)運