重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024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30個(gè)小題，每小題1分，共30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)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，給出硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)濾波系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)FIR和IIR濾波器，參數(shù)可在線調(diào)整。3、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)公交換乘系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)各個(gè)公交站點(diǎn)之間的線路和換乘信息，并且能夠快速規(guī)劃出最優(yōu)的換乘路線。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能是最有用的？（）A.圖結(jié)構(gòu)，結(jié)合迪杰斯特拉算法求解最短路徑B.樹結(jié)構(gòu)，通過深度優(yōu)先搜索規(guī)劃路線C.鏈表，順序存儲(chǔ)換乘信息D.哈希表，快速查找站點(diǎn)之間的連接4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，給出硬件設(shè)計(jì)和圖像處理算法。5、在哈希表的性能優(yōu)化中，處理哈希沖突是關(guān)鍵。以下關(guān)于哈希沖突處理方法的比較，錯(cuò)誤的是（）A.開放地址法在裝填因子較小時(shí)性能較好B.鏈地址法在處理沖突時(shí)不需要探查空閑位置C.開放地址法的空間利用率通常高于鏈地址法D.鏈地址法在刪除元素時(shí)比開放地址法更復(fù)雜6、設(shè)計(jì)一個(gè)無線遙控器擴(kuò)展電路，能夠增加遙控器的控制距離和控制功能，控制距離在50米以上。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的比較器陣列電路，能夠同時(shí)比較多個(gè)輸入信號(hào)的大小。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的脈沖寬度調(diào)制（PWM）發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)可調(diào)占空比的PWM信號(hào)輸出，給出電路設(shè)計(jì)和性能測(cè)試。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，根據(jù)土壤濕度和氣象條件自動(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。10、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無線局域網(wǎng)（WLAN）的接入點(diǎn)（AP）設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多用戶的高速無線接入。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器擴(kuò)展方案，實(shí)現(xiàn)更高進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能，進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能測(cè)試。12、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)于線段樹的應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以用于快速計(jì)算數(shù)組某一區(qū)間的和、最大值、最小值等B.對(duì)于頻繁的區(qū)間更新操作，線段樹能夠高效地處理C.線段樹的構(gòu)建和查詢操作的時(shí)間復(fù)雜度均為O(logn)D.線段樹只能用于處理數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，不能處理其他類型的數(shù)據(jù)13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持AM、FM、PM等調(diào)制方式。14、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。在堆的操作中，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.大根堆中，根節(jié)點(diǎn)的值大于其左右子節(jié)點(diǎn)的值B.小根堆中，根節(jié)點(diǎn)的值小于其左右子節(jié)點(diǎn)的值C.可以通過堆排序算法對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序D.堆的插入和刪除操作時(shí)間復(fù)雜度為O(n)15、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生不同頻率和幅度的正弦波、方波、三角波等信號(hào)，提供電路設(shè)計(jì)和輸出信號(hào)測(cè)試結(jié)果。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能垃圾桶，當(dāng)垃圾裝滿時(shí)自動(dòng)發(fā)送信號(hào)通知清理。17、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信地面接收站的前端電路，能夠接收和解調(diào)衛(wèi)星信號(hào)。18、考慮一個(gè)在線考試系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)大量的試題，并能夠根據(jù)試題的類型、難度等屬性進(jìn)行快速的檢索和排序。同時(shí)，系統(tǒng)要支持試題的添加、修改和刪除操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最佳的選擇？（）A.堆，便于快速排序和獲取極值試題B.字典樹，適合對(duì)字符串類型的試題進(jìn)行高效存儲(chǔ)和檢索C.平衡二叉樹，保持平衡以提高查找效率D.環(huán)形鏈表，實(shí)現(xiàn)試題的循環(huán)展示和操作19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)門控制系統(tǒng)，當(dāng)有人靠近時(shí)自動(dòng)開門，一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)門。20、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器，要求具有一定的增益、低失真和寬頻帶，給出放大器的電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算以及性能測(cè)試方案。21、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)高精度電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的頻率測(cè)量，精度達(dá)到±0.01Hz。22、選擇排序也是一種基本的排序算法。以下關(guān)于選擇排序的描述，錯(cuò)誤的是（）A.每一輪從待排序序列中選擇最小的元素，放到已排序序列的末尾B.選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，但在某些情況下比冒泡排序性能好C.選擇排序是一種不穩(wěn)定的排序算法D.選擇排序不需要額外的存儲(chǔ)空間，空間復(fù)雜度為O(1)23、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的擾碼生成和解擾電路，分析擾碼對(duì)信號(hào)頻譜的影響。24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲(chǔ)貨物定位系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取貨物的位置信息。25、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常重要。以下場(chǎng)景中，不適合使用鏈表的是（）A.需要頻繁在表頭或表尾進(jìn)行插入和刪除操作B.對(duì)數(shù)據(jù)的隨機(jī)訪問要求較高C.數(shù)據(jù)量不確定，需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存D.存儲(chǔ)空間有限，需要節(jié)省內(nèi)存26、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹可能存在的不平衡問題而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的說法，正確的是：（）A.平衡二叉樹在插入和刪除操作后，通過旋轉(zhuǎn)等操作始終保持樹的高度平衡B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉搜索樹C.平衡二叉樹的構(gòu)建和維護(hù)比較簡單，不需要復(fù)雜的算法D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹27、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)中，稀疏矩陣有著特殊的存儲(chǔ)方式。假設(shè)我們正在處理一個(gè)稀疏矩陣。以下關(guān)于稀疏矩陣存儲(chǔ)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用三元組表、十字鏈表等方式來存儲(chǔ)稀疏矩陣，節(jié)省存儲(chǔ)空間B.稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式選擇取決于矩陣的稀疏程度和操作需求C.對(duì)于頻繁進(jìn)行矩陣乘法的稀疏矩陣，使用壓縮存儲(chǔ)方式可能會(huì)降低效率D.無論稀疏矩陣的規(guī)模多大，使用任何存儲(chǔ)方式的效果都相同28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字電路的簡單密碼鎖系統(tǒng)，要求能夠通過輸入正確的數(shù)字密碼解鎖，密碼錯(cuò)誤時(shí)有報(bào)警提示，且密碼可修改。29、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻濾波器自動(dòng)切換電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號(hào)的類型自動(dòng)切換不同的濾波器，提高音頻處理效果。30、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖控制系統(tǒng)，通過輸入正確的密碼實(shí)現(xiàn)開鎖，具有錯(cuò)誤輸入報(bào)警功能。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線音樂平臺(tái)需要對(duì)用戶的播放記錄和收藏歌曲進(jìn)行管理，以便為用戶提供個(gè)性化的音樂推薦。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，并設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦功能。2、（本題5分）某在線音樂平臺(tái)的歌曲管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)歌曲信息，如歌曲編號(hào)、歌曲名稱、歌手、專輯、播放次數(shù)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定歌曲、按照播放次數(shù)對(duì)歌曲進(jìn)行排序、新增歌曲、刪除歌曲以及更新歌曲的播放次數(shù)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化方法。3、（本題5分）某旅游預(yù)訂平臺(tái)需要管理酒店的房間信息、預(yù)訂狀態(tài)和價(jià)格。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地查詢可預(yù)訂房間、處理預(yù)訂操作，并根據(jù)預(yù)訂情況動(dòng)態(tài)調(diào)整價(jià)格。4、（本題5分）一個(gè)電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關(guān)商品。用戶的行為數(shù)據(jù)以字符串的形式存儲(chǔ)，使用后綴樹來處理這些數(shù)據(jù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找具有相似瀏覽歷史的用戶；（2）根據(jù)用戶的當(dāng)前瀏覽行為預(yù)測(cè)可能感興趣的商品；（3）更新用戶的行為數(shù)據(jù)；（4）處理大量用戶數(shù)據(jù)時(shí)，如何優(yōu)化后綴樹的性能。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）某電商直播平臺(tái)需要記錄主播的信息、直播時(shí)間、商品銷售數(shù)據(jù)和觀眾互動(dòng)情況。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來支持平臺(tái)的運(yùn)營分析和主播管理。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在一棵二叉樹中，如何進(jìn)行前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷，并分別給出它們的遞歸算法和非遞歸算法的實(shí)現(xiàn)思路。2、（本題5分）論述在最短路徑算法的并行化實(shí)現(xiàn)中，如何劃分任務(wù)和協(xié)調(diào)計(jì)算以提高效率。3、（本題5分）論述在冒泡排序中，如何通過優(yōu)化減少不必要的比較次數(shù)，提高算法效率。4、（本題5分）論述如何在一個(gè)無序數(shù)組中查找前k大的元素，給出高效的算法思路和實(shí)現(xiàn)。5、（本題5