北京化工大学《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2022-2023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25个小题，每小题1分，共25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、设计一个用于智能电表的通信模块，支持GPRS或NB-IoT通信方式，能够实现数据远程传输和抄表功能，给出硬件设计和通信协议实现。2、在数据结构的动态调整中，如动态数组和动态链表，需要注意一些问题。以下关于动态调整的描述，错误的是：（）A.动态数组在需要扩展时，通常需要重新分配更大的连续内存空间，并将原数据复制过去B.动态链表在插入和删除节点时，只需要修改指针，不需要移动大量的数据，效率较高C.动态调整数据结构时，需要考虑内存分配和释放的开销，避免频繁的操作导致性能下降D.动态调整的数据结构在任何情况下都能自动适应数据的变化，不需要手动干预和优化3、设计一个基于DSP的数字图像处理系统，能够实现图像边缘检测、特征提取和目标识别等功能，提供算法流程和代码实现。4、树的存储方式有多种，如双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假设要快速找到一个节点的父节点，以下哪种存储方式可能最为合适？（）A.双亲表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同5、设计一个基于微控制器（如STM32）的温度监测与控制系统，能够实时采集温度数据，当温度超过设定阈值时进行报警并启动降温设备。6、选择排序也是一种基本的排序算法。以下关于选择排序的描述，错误的是（）A.每一轮从待排序序列中选择最小的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序的时间复杂度为O(n²)，但在某些情况下比冒泡排序性能好C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序不需要额外的存储空间，空间复杂度为O(1)7、设计一个基于模拟开关和电阻网络的程控增益放大器，实现增益的程控调节。8、设计一个基于数字信号处理的图像压缩与解压缩系统，实现图像的高效存储和传输。9、利用数字信号处理技术，设计一个语音识别系统，能够准确识别特定的语音指令并执行相应的操作。10、根据传感器技术，设计一个用于室内空气质量监测的气体传感器系统，能够检测甲醛、苯等有害气体浓度。11、在一个分布式系统中，多个节点需要共享和同步数据，同时要处理数据的冲突和一致性问题。为了实现高效的数据共享和一致性维护，以下哪种数据结构和技术可能是最关键的？（）A.分布式哈希表和一致性哈希算法B.分布式链表和锁机制C.分布式队列和消息传递D.分布式栈和版本控制12、设计一个基于数字信号处理的音频分离系统，能够将混合音频中的不同声源分离出来。13、在一个哈希表中，解决冲突的方法有多种，以下哪种方法在处理冲突时可能会导致“二次聚集”现象？（）A.线性探测法B.链地址法C.再哈希法D.建立公共溢出区14、设计一个数字图像处理系统，能够对输入图像进行灰度化、滤波、边缘检测等基本操作，显示处理结果。15、在数据结构的性能评估中，时间复杂度和空间复杂度是重要的指标，以下关于它们的说法，错误的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行所需的时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法执行所需的存储空间与输入规模之间的关系C.优先考虑时间复杂度较低的算法，空间复杂度可以忽略不计D.对于一些特殊的应用场景，可能需要在时间复杂度和空间复杂度之间进行权衡16、设计一个基于Arduino的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭，实现精准灌溉。17、假设在一个操作系统的内存管理中，需要动态地分配和回收内存块，并且避免内存碎片的产生。以下哪种数据结构和算法可以用于实现有效的内存管理？（）A.伙伴系统B.分页存储管理C.分段存储管理D.段页式存储管理18、在图的遍历算法中，深度优先搜索和广度优先搜索是两种基本方法。以下关于这两种算法的描述中，不正确的是（）A.深度优先搜索使用栈来实现，广度优先搜索使用队列来实现B.深度优先搜索可能会陷入死循环，广度优先搜索不会C.对于同一个图，深度优先搜索和广度优先搜索得到的遍历结果一定相同D.这两种算法都可以用于求解图的连通性问题19、设计一个基于单片机的水质监测系统，能够实时监测水中的溶解氧、pH值、电导率等参数，并通过GPRS模块将数据上传到服务器。20、字符串是一种常见的数据类型，在字符串的操作中，模式匹配是重要的问题。关于朴素的模式匹配算法，以下描述错误的是（）A.时间复杂度较高B.从主串的第一个字符开始依次匹配C.每次匹配失败后，模式串需要回溯到起始位置D.是一种高效的模式匹配算法21、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。22、设计一个基于形态学处理的图像边缘检测系统，分析处理效果和算法复杂度。23、设计一个数字频率计，采用等精度测量法，测量范围为10Hz至100MHz，给出系统方案和误差分析。24、对于一个用数组实现的循环队列，当队尾指针rear等于数组的最大下标时，若要进行入队操作，需要进行的处理是？（）A.rear重置为0B.rear保持不变C.扩充数组容量D.无法再入队25、设计一个基于蓝牙的智能手表，能够显示时间、日期、天气信息，监测心率、运动步数和睡眠质量，并与手机进行数据同步。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在一个双向链表中，如何删除一个指定的结点？请给出具体的算法步骤和代码示例。2、（本题5分）解释并举例说明在树的存储结构中，孩子兄弟表示法的原理和优势。3、（本题5分）论述在字符串匹配的模糊匹配中，如何实现近似匹配和相似度计算。4、（本题5分）解释如何合并两个有序链表为一个有序链表，分析算法的步骤和时间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在堆中进行删除操作时，设计算法保持堆的性质，测试其在不同数据规模下的性能。2、（本题5分）研究伸展树在频繁插入和删除交替情况下的性能，提出改进措施。3、（本题5分）设计一个算法，在一个n叉树中计算叶子节点的个数。4、（本题5分）设计一个程序，判断给定的二叉树是否为完全二叉树，并输出判断结果。5、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个学校的学生选课冲突检测系统，避免学生选课时间冲突。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某医院的药品库存管理系统需要存储药品信息，如药品编号、药品名称、药品规格、库存数量、有效期等。系统要能够快速查找特定药品、按照库存数量对药品进行排序、进行药品的入库和出库操作、提醒即将过期药品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。2、（本题10分）在一个在线旅游行程规划系统中，用户可以自定义旅游行程，包括景点、住宿、交通等安排。设计数据结构来存储用户的行程规划，支持行程的修改、分享和评价，能够根据用户需求提