汕頭職業(yè)技術(shù)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁汕頭職業(yè)技術(shù)學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在一個算法中，需要頻繁地在一個有序序列中插入新的元素，并保持序列的有序性。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠最有效地實現(xiàn)這個功能？（）A.冒泡排序后的數(shù)組B.插入排序后的數(shù)組C.鏈表，逐個節(jié)點插入D.二叉搜索樹，自動調(diào)整保持有序2、設(shè)計一個基于D/A轉(zhuǎn)換器的鋸齒波信號發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為10Hz-1kHz，幅度可調(diào)。3、根據(jù)通信原理，設(shè)計一個衛(wèi)星導航接收機的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導航信號。4、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能消防報警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測火災參數(shù)（如煙霧、溫度等）并及時報警。5、設(shè)計一個高速串行通信接口，采用USBType-C接口，傳輸速率達到10Gbps，說明硬件實現(xiàn)和協(xié)議棧。6、設(shè)計一個基于單片機的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。7、設(shè)計一個基于光電編碼器的電機位置測量系統(tǒng)，能夠精確測量電機的轉(zhuǎn)動角度和位置。8、設(shè)計一個基于PLC的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的運動控制、軌跡規(guī)劃和任務(wù)執(zhí)行。9、設(shè)計一個簡單的無線充電發(fā)射端電路，能夠為接收設(shè)備提供穩(wěn)定的無線充電功率，給出電路設(shè)計和效率分析。10、在一個平衡二叉搜索樹中，進行插入操作后，可能會破壞平衡。為了恢復平衡，可能會進行多次旋轉(zhuǎn)操作。以下哪種情況可能導致最多的旋轉(zhuǎn)操作？（）A.插入的值總是大于當前節(jié)點的值B.插入的值總是小于當前節(jié)點的值C.插入的值隨機分布D.以上情況旋轉(zhuǎn)操作次數(shù)相同11、使用單片機設(shè)計一個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠檢測水中的酸堿度、溶解氧等參數(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。12、設(shè)計一個數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時測量直流電壓和電流，電壓測量范圍為0V到100V，電流測量范圍為0A到1A，精度為±0.1V和±0.01A。13、設(shè)計一個基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和通信方式。14、已知一個完全二叉樹的節(jié)點總數(shù)為n，若其深度為h（根節(jié)點所在層為1），則以下關(guān)于h的表達式正確的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+115、設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波同步電路，實現(xiàn)對接收信號載波頻率和相位的準確同步，測試同步性能。16、在一個數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個頻率表來統(tǒng)計字符出現(xiàn)的頻率。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合存儲字符及其頻率信息？（）A.二叉樹，根據(jù)頻率構(gòu)建B.哈希表，快速查找字符頻率C.棧，按順序存儲頻率D.隊列，先進先出處理字符17、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的語音加密與解密系統(tǒng)，保障語音通信的安全。18、設(shè)計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠識別特定的語音指令，給出算法原理和代碼實現(xiàn)。19、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應用中，棧和隊列常用于表達式求值。假設(shè)我們要計算一個算術(shù)表達式的值。以下關(guān)于表達式求值的描述，哪一項是不準確的？（）A.中綴表達式轉(zhuǎn)換為后綴表達式后，使用?？梢苑奖愕剡M行求值計算B.后綴表達式求值時，遇到操作數(shù)入棧，遇到操作符則對棧頂元素進行相應運算C.棧在表達式求值中主要用于保存操作數(shù)和中間結(jié)果D.無論表達式的復雜程度如何，使用棧和隊列進行求值的效率都是相同的20、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)方法。21、設(shè)計一個數(shù)字電壓表自動校準電路，能夠定期自動對電壓表進行校準，提高測量精度。22、設(shè)計一個基于單片機的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)節(jié)能控制。23、設(shè)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。24、設(shè)計一個自動控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標。25、設(shè)計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。26、設(shè)計一個基于運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。27、設(shè)計一個基于FPGA的圖像識別系統(tǒng)，能夠識別簡單的物體和形狀，給出硬件設(shè)計和算法流程。28、設(shè)計一個基于STM32的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象數(shù)據(jù)自動控制灌溉設(shè)備的運行，實現(xiàn)精準灌溉和水資源節(jié)約。29、設(shè)計一個基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實現(xiàn)自動輸送和分揀功能。30、對于一個具有n個節(jié)點的AVL樹，其平均查找長度的量級為？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一家超市的庫存管理系統(tǒng)需要記錄商品的庫存信息，包括商品編碼、商品名稱、庫存數(shù)量、進貨價格、銷售價格等。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲庫存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)商品的快速盤點、庫存預警、進貨和銷售操作，并統(tǒng)計商品的利潤。2、（本題5分）一個在線考試系統(tǒng)需要記錄學生的答題情況、得分和考試時間。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速地統(tǒng)計考試結(jié)果、分析學生的薄弱環(huán)節(jié)。3、（本題5分）一個在線課程平臺的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時間，學生提交情況包括學生ID、作業(yè)ID、提交時間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時間、批改分數(shù)、評語。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計學生的作業(yè)完成情況。4、（本題5分）某旅游景點的門票預訂系統(tǒng)需要管理預訂信息，包括預訂編號、游客姓名、身份證號、預訂日期、門票類型、數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定預訂、按照預訂日期對預訂進行排序、新增預訂、取消預訂以及修改預訂的門票數(shù)量。請設(shè)計適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，給出代碼實現(xiàn)，并分析其時間和空間性能。5、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進行分析，以了解用戶的消費習慣。購買記錄以鏈表形式存儲，每個節(jié)點包含用戶ID、商品ID、購買時間和購買金額等信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計每個用戶的總消費金額；（2）找出消費金額最高的前10個用戶；（3）按照購買時間對購買記錄進行排序。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述如何在一個鏈表中實現(xiàn)歸并排序，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度和空間復雜度。2、（本題5分）闡述如何在一個二叉樹中找到兩個節(jié)點的最近公共祖先，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復雜度。3、（本題5分）詳細闡述在樹的遍歷中，如何實現(xiàn)層次遍歷，并分析其時間復雜度和空間復雜度。4、（本題5分）論述AVL樹和紅黑樹在實際應用中的選擇策略，考慮因素包括數(shù)據(jù)量、操作頻率等。5、（本題