云南新興職業(yè)學院《數據結構C1》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《數據結構C1》2023-2024學年第二學期期末試卷院(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、設計一個數字鎖相環(huán)頻率合成器，能夠輸出頻率在1MHz至1GHz范圍內連續(xù)可調的正弦波，給出系統(tǒng)架構和關鍵技術。2、設計一個溫度傳感器電路，能夠測量環(huán)境溫度并將溫度值以數字形式顯示出來，精度要求在±1℃以內。3、設計一個基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動調節(jié)溫室內的溫度、濕度、光照強度和二氧化碳濃度，為植物生長提供最佳環(huán)境。4、設計一個基于ZigBee技術的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現對燈光、窗簾、空調等設備的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測。5、設計一個基于單片機的智能血壓計系統(tǒng)，能夠準確測量人體血壓，并通過藍牙將測量數據傳輸到手機APP進行記錄和分析。6、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠實時采集溫度數據，并通過控制加熱或冷卻裝置將溫度穩(wěn)定在設定范圍內，要求精度達到±0.5℃。7、在圖的存儲結構中，鄰接多重表主要用于無向圖的存儲。對于鄰接多重表的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.鄰接多重表能夠減少在無向圖中存儲邊時的冗余信息B.便于對邊進行刪除和插入操作C.鄰接多重表的空間復雜度比鄰接表低D.鄰接多重表在查找邊的信息時效率比鄰接矩陣高8、設計一個基于STM32的無人機飛行控制系統(tǒng)，實現姿態(tài)穩(wěn)定、高度控制和航線規(guī)劃，給出系統(tǒng)組成和控制算法。9、設計一個基于單片機的智能空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測多種污染物濃度并進行報警。10、設計一個基于FPGA的數字信號編碼系統(tǒng)，實現曼徹斯特編碼、NRZ編碼等常見編碼方式。11、設計一個數字通信系統(tǒng)中的同步電路，包括位同步、幀同步和網同步模塊，測試其同步性能。12、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下退化為鏈表的情況而設計的。AVL樹是一種常見的平衡二叉樹，通過旋轉操作來保持樹的平衡。當在AVL樹中插入一個新節(jié)點導致失衡時，可能需要進行單旋轉或雙旋轉操作來恢復平衡。以下關于AVL樹旋轉操作的描述，錯誤的是：（）A.旋轉操作可以保持二叉樹的性質B.旋轉操作的目的是調整節(jié)點的位置，使樹重新平衡C.單旋轉和雙旋轉操作一定能使樹的高度降低D.旋轉操作的時間復雜度為O(1)13、設計一個基于傳感器網絡的農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測土壤濕度、光照強度、風速等參數，為農業(yè)生產提供數據支持。14、設計一個用于工業(yè)機器人視覺引導的圖像處理系統(tǒng)，能夠實現工件識別和定位，給出系統(tǒng)硬件和軟件設計。15、在一個哈希表中，解決沖突的方法有多種，以下哪種方法在處理沖突時可能會導致“二次聚集”現象？（）A.線性探測法B.鏈地址法C.再哈希法D.建立公共溢出區(qū)16、樹的存儲方式有多種，如雙親表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假設要快速找到一個節(jié)點的父節(jié)點，以下哪種存儲方式可能最為合適？（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同17、設計一個數字圖像處理中的圖像增強算法，并在不同類型的圖像上進行應用和效果評估。18、考慮到一個圖像識別系統(tǒng)，需要對圖像中的像素進行快速的鄰域訪問和操作，以檢測圖像的特征。以下哪種數據結構可以有效地支持這種鄰域操作？（）A.二維數組B.十字鏈表C.鄰接表D.矩陣19、假設在一個基因序列分析程序中，需要快速比較兩個基因序列的相似性，并找出最長的公共子序列。為了實現這個功能，以下哪種數據結構和算法可以被應用？（）A.動態(tài)規(guī)劃結合二維數組B.貪心算法結合鏈表C.回溯算法結合棧D.分治算法結合樹20、隊列也是一種常見的數據結構，與棧有不同的特點。對于隊列的操作，以下說法正確的是：（）A.隊列的插入操作在隊尾進行，刪除操作在隊頭進行，遵循先進先出原則B.隊列的插入和刪除操作都可以在隊頭或隊尾進行，沒有固定限制C.隊列的元素存儲可以采用鏈式存儲結構，也可以采用順序存儲結構，但鏈式存儲結構更優(yōu)D.隊列在進行插入操作時，可能會出現隊滿但仍有存儲空間未被使用的情況21、根據傳感器技術，設計一個用于工業(yè)環(huán)境的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)，及時預警粉塵超標情況。22、以下哪種排序算法在平均情況下和最壞情況下的時間復雜度差異最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.選擇排序23、跳表是一種可以替代平衡樹的數據結構。假設我們正在使用跳表進行數據存儲。以下關于跳表的描述，哪一項是不準確的？（）A.跳表通過隨機增加索引層次來提高查找效率B.插入和刪除操作可能會影響跳表的索引結構，需要進行相應的調整C.跳表的平均查找、插入和刪除時間復雜度均為O(logn)D.跳表的空間復雜度比平衡樹低，更適合內存緊張的場景24、設計一個基于藍牙5.2的無線耳機，能夠實現高品質音頻播放和降噪功能，續(xù)航時間不小于20小時。25、設計一個基于FPGA的圖像邊緣檢測系統(tǒng)，能夠對輸入的圖像進行實時邊緣檢測，并輸出檢測結果。26、設計一個基于FPGA的數字信號濾波系統(tǒng)，實現FIR和IIR濾波器，參數可在線調整。27、設計一個數字頻率合成器擴展電路，能夠增加頻率合成器的輸出頻率范圍和精度，并且具有相位調制功能。28、設計一個數字溫度計，采用熱電偶傳感器，能夠測量-50℃至150℃的溫度范圍，精度為0.5℃，說明硬件連接和信號調理。29、設計一個數字示波器探頭電路，能夠將輸入信號轉換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補償功能。30、假設要實現一個優(yōu)先隊列，其中元素的優(yōu)先級可以動態(tài)改變，并且能夠快速調整隊列的順序。以下哪種數據結構可以滿足這樣的需求？（）A.二叉堆B.斐波那契堆C.二項堆D.左偏樹二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實現快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級。請確定合適的數據結構，并詳細說明算法和代碼實現，同時討論性能優(yōu)化策略。2、（本題5分）某公司的員工信息（包括員工編號、姓名、年齡、部門、工資等）以哈希表的形式存儲。由于公司規(guī)模擴大，員工數量急劇增加，導致哈希沖突頻繁。請?zhí)岢龈倪M方案，重新設計哈希函數和解決沖突的方法，并分析改進后的時間復雜度和空間復雜度。同時，實現以下功能：（1）查找特定員工的信息；（2）統(tǒng)計每個部門的員工人數。3、（本題5分）某公司的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲員工的培訓記錄，如員工編號、培訓課程、培訓時間、培訓成績等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定員工的培訓記錄、按照培訓成績對員工進行排序、新增培訓記錄、修改培訓信息、刪除無效記錄。請設計合理的數據結構和算法，并提供代碼實現和性能分析。4、（本題5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，能夠根據運輸情況及時調整預計到達時間，并為用戶提供準確的物流跟蹤服務。5、（本題5分）假設一個社交平臺的活動組織系統(tǒng)需要記錄活動信息、參與者信息和活動流程?；顒有畔ɑ顒覫D、活動名稱、組織者ID、活動時間、活動地點，參與者信息包括參與者ID、活動ID、報名時間，活動流程包括流程ID、活動ID、流程描述、時間安排。請設計數據結構來管理活動數據，實現活動的創(chuàng)建、參與者管理、流程跟蹤，并生成活動總結報告。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述在AVL樹中，插入操作導致失衡后，如何進行單旋轉和雙旋轉調整。2、（本題5分）深入分析在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法求解最小瓶頸生成樹，并說明其特點和應用場景。3、（本題5分）分析在字符串匹配中，如何結合多種算法提高匹配效率。4、（本題5分）詳細說明如何在一個二叉搜索樹中刪除一個節(jié)點，并保持