西安建筑科技大學華清學院《數據結構》2021-2022學年第一學期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第2頁，共2頁西安建筑科技大學華清學院《數據結構》

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、設計一個基于數字濾波器的信號去噪系統，分析去噪效果和對原始信號的保真度。2、設計一個用于太陽能路燈的控制器，能夠根據光照強度自動控制路燈開關和亮度調節(jié)，給出電路原理和控制策略。3、設計一個基于數字邏輯的搶答器系統，能夠準確判斷多個選手的搶答順序，并進行顯示和報警。4、設計一個基于數字圖像處理的車牌識別停車場管理系統，實現車輛的自動識別和出入管理。5、設計一個簡單的無線充電系統，輸出功率為5W，效率不低于70%，說明系統原理和關鍵部件。6、運用集成電路知識，設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。以下關于插入排序的敘述，不正確的是：（）A.插入排序將待排序的元素插入到已排序的部分中合適的位置B.插入排序在平均情況下的時間復雜度為O(n^2)C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.插入排序對于小規(guī)模數據的排序效果較好8、假設在一個實時交通監(jiān)控系統中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數據，以下哪種數據結構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、設計一個智能溫度傳感器，能夠實時測量環(huán)境溫度并通過無線方式將數據傳輸到接收端，具備低功耗和高精度的特點。10、設計一個基于FPGA的高速數據采集系統，能夠采集高速的模擬或數字信號，給出硬件設計和數據處理方法。11、設計一個電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準功能。12、考慮隊列這種數據結構，它遵循先進先出的原則。假設一個銀行需要管理客戶的排隊等待服務，每個客戶按照到達的順序接受服務。為了有效地組織和管理客戶的等待過程，以下關于隊列的操作，哪個是最關鍵的（）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.對隊列中的元素進行排序13、設計一個數字鎖相放大器，能夠從強噪聲背景中提取微弱信號，給出系統架構和關鍵技術。14、設計一個基于藍牙的無線鍵盤，實現按鍵輸入的無線傳輸和與計算機的連接，描述硬件和軟件設計。15、在一個需要頻繁進行字符串匹配和查找的系統中，例如在搜索引擎的索引構建中，以下哪種數據結構可能會被優(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、在數據結構的選擇中，需要考慮時間復雜度、空間復雜度和操作的便捷性等因素。以下情況中，優(yōu)先選擇數組而不是鏈表的是（）A.頻繁進行插入和刪除操作B.事先不知道數據的規(guī)模大小C.需要快速隨機訪問元素D.內存空間有限17、當使用樹結構來存儲數據時，平衡二叉樹是為了保證樹的高度平衡，從而提高查找效率。假設一個平衡二叉樹由于插入操作導致失衡，以下哪種調整方法可以恢復平衡（）A.旋轉操作B.重新構建整棵樹C.忽略失衡，繼續(xù)進行操作D.以上方法都不行18、在數據結構中，棧是一種特殊的線性表，遵循先進后出的原則。假設一個程序需要對一系列操作進行逆序處理，例如計算表達式的值或者實現函數調用的嵌套。以下哪種應用場景最適合使用棧這種數據結構（）A.按照優(yōu)先級對任務進行排序B.存儲一組無序的整數并進行快速查找C.模擬瀏覽器的前進和后退功能D.實現一個優(yōu)先隊列19、設計一個基于ZigBee的智能農業(yè)監(jiān)測系統，能夠監(jiān)測土壤溫度、濕度、酸堿度等參數，并實現自動灌溉和施肥控制。20、設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、在一個操作系統的進程調度中，多個進程需要競爭CPU資源，系統根據進程的優(yōu)先級和等待時間進行調度。以下哪種數據結構可以有效地管理進程的狀態(tài)和信息？（）A.紅黑樹，平衡存儲進程數據B.鏈表，簡單記錄進程順序C.數組，按固定順序存儲進程D.堆，根據優(yōu)先級調整進程位置22、設計一個圖像處理中的邊緣檢測算法，并在實際圖像上進行測試和優(yōu)化，分析算法的復雜度和準確性。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，需要對語音信號進行實時處理和分析，存儲語音片段的特征信息，并能夠快速地進行匹配和識別。對于這樣的系統，以下哪種數據結構可能是最適合的？（）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據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、設計一個直流無刷電機控制系統，能夠實現電機的正反轉、調速和位置控制，包括驅動電路和控制策略。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細論述在利用二叉樹進行先序線索化的過程中，如何建立線索和遍歷線索二叉樹，并給出相應的算法步驟和代碼示例。2、（本題5分）解釋數據結構中棧的應用場景，如表達式求值、函數調用等，并說明其原理。3、（本題5分）詳細闡述如何在一個字符串中進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量。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個算法，對紅黑樹進行中序遍歷，并輸出節(jié)點的值。2、（本題5分）設計一個基于循環(huán)隊列的數據結構，實現入隊、出隊和判斷隊列是否為空滿的操作。3、（本題5分）設計一個程序，在鏈表中實現節(jié)點的排序，要求空間復雜度為O(1)，輸出排序后的鏈表。4、（本題5分）比較AVL樹和紅黑樹在內存管理方面的差異，設計相應的存儲策略。5、（本題5分）利用圖數據結構設計一個城市公交線路優(yōu)化系統，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)劃系統中，用戶可以自定義旅游行程，包括景點、住宿、交通等安排。設計數據結構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需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運輸路徑、當前位置和預計到達時間等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現物流信息的實時更新和查詢，能夠根據運