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

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《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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大值B.葉子節(jié)點(diǎn)都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)一定是奇數(shù)2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于MAX232的串口通信電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信，給出電路原理圖和通信協(xié)議編程。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電耦合器的電氣隔離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸入輸出信號(hào)的有效隔離，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。4、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的緩存淘汰策略，除了LRU之外，還有一種常見的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)FIFO策略？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出的特性符合FIFO要求B.棧，后進(jìn)先出，不符合FIFO策略C.堆，用于優(yōu)先級(jí)排序，不適合FIFOD.鏈表，需要額外的邏輯來實(shí)現(xiàn)FIFO5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的紡織廠織布機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)織布機(jī)的速度控制、張力調(diào)節(jié)和故障診斷。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，常常需要進(jìn)行空間復(fù)雜度的分析。以下關(guān)于空間復(fù)雜度的描述，不正確的是：（）A.空間復(fù)雜度是指算法在運(yùn)行過程中所占用的存儲(chǔ)空間的量度，包括輸入數(shù)據(jù)占用的空間和額外輔助空間B.原地排序算法的空間復(fù)雜度通常為O(1)，因?yàn)樗恍枰~外的存儲(chǔ)空間來存儲(chǔ)排序過程中的數(shù)據(jù)C.鏈表的空間復(fù)雜度主要取決于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，而不考慮指針?biāo)加玫目臻gD.空間復(fù)雜度的分析只考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身所占用的空間，不考慮操作系統(tǒng)和編譯器等因素的影響7、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能。8、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹，如AVL樹或紅黑樹，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動(dòng)態(tài)調(diào)整大小復(fù)雜，且插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動(dòng)D.棧，不符合有序和動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙和傳感器的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)。10、在一個(gè)電商網(wǎng)站的訂單處理系統(tǒng)中，需要按照訂單生成的時(shí)間順序依次處理訂單，同時(shí)能夠在任意時(shí)刻查看最早未處理的訂單。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠滿足這種需求？（）A.順序表，按順序存儲(chǔ)訂單，但插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動(dòng)B.鏈表，便于插入和刪除，但不便于快速獲取最早訂單C.棧，后進(jìn)先出，不符合訂單處理的順序要求D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，符合訂單按時(shí)間順序處理的需求11、設(shè)計(jì)一個(gè)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)多種環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、光照、PM2.5等，并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和分析，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件功能。12、在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，需要對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步和合并。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合用于表示和處理這種分布式的數(shù)據(jù)？（）A.樹B.圖C.鏈表D.數(shù)組13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)，提高考勤的準(zhǔn)確性和效率。14、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信中的智能天線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波束的自適應(yīng)控制，分析系統(tǒng)性能提升效果。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何使用拓?fù)渑判蚺袛嘁粋€(gè)有向圖是否存在回路，給出算法步驟和代碼框架，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)循環(huán)隊(duì)列中進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其性能影響。3、（本題5分）請(qǐng)說明二叉搜索樹的定義和性質(zhì)，闡述其插入、刪除操作的過程，并分析在最壞情況下二叉搜索樹的性能。4、（本題5分）論述如何利用深度優(yōu)先搜索算法判斷圖是否為連通圖，并給出相應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)思路。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)員工的個(gè)人信息，如姓名、工號(hào)、部門、職位、薪資等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)員工信息，支持按部門、職位等條件進(jìn)行快速查詢和排序，并能夠方便地進(jìn)行員工信息的添加、刪除和修改操作。2、（本題5分）某城市的交通管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控道路的車流量，并根據(jù)車流量調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)間。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地統(tǒng)計(jì)各個(gè)路段的車流量，并及時(shí)更新信號(hào)燈的控制策略。3、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)商品的銷售數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。銷售數(shù)據(jù)包括商品編號(hào)、銷售數(shù)量、銷售日期等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)以下功能：快速查找特定商品在某段時(shí)間內(nèi)的銷售總量；按照銷售數(shù)量對(duì)商品進(jìn)行排序；能夠方便地插入和刪除銷售記錄。請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇、算法設(shè)計(jì)以及代碼實(shí)現(xiàn)。4、（本題5分）一家電商平臺(tái)的評(píng)論管理系統(tǒng)需要記錄商品的評(píng)論信息，包括評(píng)論ID、商品ID、用戶ID、評(píng)論內(nèi)容、評(píng)論時(shí)間、評(píng)分等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)評(píng)論數(shù)據(jù)，能夠快速查找商品的評(píng)論、按評(píng)分排序、刪除不良評(píng)論，并統(tǒng)計(jì)商品的平均評(píng)分。5、（本題5分）一個(gè)學(xué)校的教材管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)教材的信息，包括教材編號(hào)、教材名稱、作者、出版社、庫(kù)存數(shù)量、已預(yù)訂數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定教材、按照庫(kù)存數(shù)量對(duì)教材進(jìn)行排序、新增教材采購(gòu)、修改預(yù)訂數(shù)量、刪除不再使用的教材。請(qǐng)確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，使用暴力匹配和KMP算法對(duì)兩