安徽大学江淮学院《数据结构课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、假设要实现一个可以快速查找前K个最大值的算法，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.最大堆，每次取出堆顶元素即为最大值B.最小堆，维护一个大小为K的堆，堆顶为第K大的值C.二叉搜索树，遍历获取最大值，效率较低D.链表，查找最大值操作复杂2、在二叉树的应用中，二叉查找树常用于实现动态集合的操作。以下关于二叉查找树的操作，错误的是（）A.查找操作通过比较节点值，沿着合适的子树进行B.插入操作可能会破坏二叉查找树的性质，需要进行调整C.删除操作总是删除叶子节点，不会影响树的结构D.可以通过中序遍历得到有序的节点值序列3、设计一个基于FPGA的高速数据存储系统，支持SATA或NVMe接口，给出硬件设计和性能测试。4、设计一个低通滤波器，采用无源滤波器设计，截止频率为10kHz，通带增益为1，阻带衰减大于30dB，给出电路参数和性能测试。5、设计一个基于FPGA的高速并行数据处理系统，能够快速处理大量的数据，阐述硬件架构和并行处理算法。6、设计一个音频放大器电路，能够放大输入的音频信号，输出功率在10W以上，并且具有音量调节功能。7、设计一个基于单片机的电子秤系统，能够测量物体的重量，并具有去皮、计价等功能。8、设计一个数字频率计多功能电路，能够同时测量频率、周期、占空比等参数，并且具有数据存储和打印功能。9、设计一个基于CPLD的数字逻辑电路，实现一个8位加法器和8位乘法器，给出硬件描述语言代码和仿真结果。10、利用模拟电路技术，设计一个用于舞台灯光控制的调光器，能够实现灯光的平滑调节和多种灯光效果。11、设计一个基于Arduino的智能温室控制系统，能够自动调节温室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，为植物生长提供最佳环境。12、在一棵二叉树中，度为0的节点（即叶子节点）个数为n0，度为2的节点个数为n2，则该二叉树的节点总数为？（）A.n0+n2B.2n0+n2-1C.2n0+n2+1D.n0+2n213、对于一个用链表表示的队列，若队头指针为front，队尾指针为rear，在进行入队操作时，新节点应插入在？（）A.front之前B.rear之后C.front和rear之间D.任意位置14、根据传感器技术，设计一个用于环境监测的空气质量检测系统，能够检测多种污染物的浓度。15、设计一个基于蓝牙5.2的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于20小时。16、设计一个基于ZigBee的智能家居控制系统，实现对家电的远程控制和状态监测，阐述网络拓扑和通信协议。17、在动态数组的实现中，当数组容量不足时需要进行扩容。关于动态数组的扩容策略，以下描述哪一项是不正确的？（）A.常见的扩容策略是按照一定的比例增加数组的容量，如扩大为原来的两倍B.扩容操作会涉及到数据的复制，可能会影响性能C.为了避免频繁扩容，可以在创建动态数组时预留一定的额外空间D.扩容操作的时间复杂度总是O(n)，其中n是数组中的元素数量18、设计一个太阳能路灯控制器电路，能够根据环境光照强度自动控制路灯的开关，并且具有过充过放保护功能。19、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。20、在一个需要频繁进行字符串匹配和查找的系统中，例如在搜索引擎的索引构建中，以下哪种数据结构可能会被优先考虑？（）A.二叉树，一般的二叉树在字符串查找中效率不高B.字典树（Trie），特别适合字符串的存储和查找，节省空间和时间C.链表，查找效率低，不适合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和优先级处理，不是字符串查找的首选二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述如何在一个字符串中查找最长不重复子串，给出算法思路和代码实现。2、（本题5分）论述AVL树在进行旋转操作时，如何保持二叉搜索树的性质和中序遍历的顺序不变。3、（本题5分）解释数据结构中树的度的概念，并举例说明如何计算一棵树的度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个哈希表程序，支持哈希表的备份和恢复功能，防止数据丢失。2、（本题5分）设计一个程序，使用数据结构来存储一个快递公司的快递员绩效评估信息，包括送货数量、准时率等。3、（本题5分）设计一个算法，在一个有向无环图中计算拓扑排序的所有可能结果。4、（本题5分）设计一个程序，对一个n叉树进行层次遍历，并按层次输出节点值。5、（本题5分）分析伸展树在插入元素后的调整过程，设计性能评估指标。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在一个在线视频平台中，需要管理视频信息、用户观看历史、视频评论和点赞等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持视频的上传、删除