北京化工大学《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构》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、字典树（Trie树）常用于字符串的存储和查找。假设我们正在使用字典树处理字符串集合。以下关于字典树的描述，哪一项是不准确的？（）A.字典树利用字符串的公共前缀来节省存储空间和提高查找效率B.插入和查找操作在字典树中的时间复杂度与字符串的长度有关C.字典树可以方便地实现字符串的前缀匹配和搜索功能D.字典树适合存储大量短字符串，对于长字符串效果不佳2、设计一个基于STM32的无人机飞行控制系统，实现飞行姿态控制和导航功能，提供系统的硬件组成和控制算法。3、设计一个基于DSP的图像去噪系统，能够去除图像中的高斯噪声和椒盐噪声，阐述算法原理和代码实现。4、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频繁出现的字符或字符串的编码表。以下哪种数据结构适合存储这种编码信息，以便快速查找和使用？（）A.哈希表B.二叉树C.堆D.图5、对于一个需要快速判断两个字符串是否相似（例如编辑距离较小）的数据结构问题。以下哪种数据结构和算法的结合可能是有效的？（）A.哈希表和字符串比较B.后缀树和字符串匹配C.二叉搜索树和字符串遍历D.堆和字符串排序6、设计一个基于光纤通信的远程数据传输系统，能够在长距离传输中保持高速和稳定的数据传输性能。7、在有向图中，拓扑排序是一种重要的操作。拓扑排序用于将有向无环图中的顶点排成一个线性序列，使得对于图中的每条有向边(u,v)，顶点u在序列中都排在顶点v之前。以下关于拓扑排序的描述，错误的是：（）A.拓扑排序的结果可能不唯一B.有向有环图也可以进行拓扑排序C.可以使用深度优先搜索或广度优先搜索来实现拓扑排序D.拓扑排序常用于任务调度等问题8、图是一种复杂的数据结构，在图的存储方式中，邻接矩阵和邻接表是常见的方法。以下关于邻接矩阵存储的描述，错误的是（）A.适合存储稠密图B.存储空间复杂度为O(V^2)，其中V是顶点数C.可以快速判断任意两个顶点之间是否有边D.对于边数较少的图，存储效率较高9、设计一个±12V转±5V的DC-DC电源转换电路，输出电流不小于0.5A，给出原理图和PCB布线。10、在一个有n个顶点的带权有向图中，使用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法求从源点到其他各顶点的最短路径，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)11、设计一个基于单片机的智能垃圾桶，当垃圾装满时自动发送信号通知清理。12、设计一个基于FPGA的数字频率合成器，输出频率稳定度优于10^-6，相位噪声低于-100dBc/Hz@1kHz。13、设计一个电子血压计扩展电路，能够增加血压计的测量功能和精度，并且具有数据传输和分析功能。14、设计一个基于无线通信模块的远程抄表系统，实现对电表、水表、气表数据的远程采集。15、随着技术的发展，新的数据结构不断涌现。以下关于新型数据结构的描述，不正确的是：（）A.新型数据结构通常是为了解决特定的问题或提高性能而提出的B.新型数据结构一定比传统数据结构更优秀，应完全取代传统数据结构C.了解新型数据结构有助于拓展思维和应对复杂的应用场景D.新型数据结构的应用需要根据具体需求进行评估和选择16、利用数字电路技术，设计一个智能电梯群控系统，优化多部电梯的运行调度，提高运输效率。17、在数据结构中，哈希表是一种用于快速查找的数据结构。以下关于哈希表的描述，不准确的是：（）A.哈希表通过哈希函数将关键字映射到表中的特定位置，实现快速查找B.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度都接近O(1)C.哈希冲突是指不同的关键字通过哈希函数映射到了相同的位置，解决哈希冲突的方法有开放地址法和链地址法等D.哈希表的性能不受哈希函数的选择和表的装填因子的影响18、红黑树是另一种平衡二叉搜索树。对于红黑树的性质和优势，以下描述哪一项是不正确的？（）A.红黑树的节点要么是红色，要么是黑色，并且通过一些规则保持平衡B.红黑树的插入和删除操作的时间复杂度均为O(logn)，相对较为稳定C.红黑树的查找性能不如AVL树，因为其平衡调整不如AVL树严格D.红黑树在实际应用中比AVL树更常见，因为其插入和删除操作引起的调整相对较少19、设计一个用于电动汽车的电池管理系统（BMS），能够监测电池电压、电流、温度等参数，实现均衡充电和过充过放保护，阐述系统架构和控制策略。20、设计一个基于光电传感器的自动化仓储货架系统，能够自动存取货物并进行库存管理。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在数据结构中，阐述如何使用配对堆进行优先队列操作，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势和适用场景。2、（本题5分）论述在二叉搜索树的迭代器实现中，如何按照中序遍历的顺序访问节点。3、（本题5分）详细论述在利用哈希表存储自定义类型的数据时，如何设计合适的哈希函数和处理冲突策略，以提高性能。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，实现对二叉搜索树的中序遍历的迭代器实现，方便对二叉搜索树进行遍历。2、（本题5分）使用图数据结构设计一个工厂设备维护计划安排系统，避免设备维护冲突。3、（本题5分）研究伸展树在并发环境下的应用挑战，设计解决方案。4、（本题5分）使用双向链表和队列的结合，设计一个程序，模拟实现超市收银台的排队结账系统。5、（本题5分）设计一个计数排序算法，对给定的特定条件下的数组进行排序，分析其时间和空间复杂度。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某快递公司的包裹跟踪系统需要对包裹的运输路径和状态进行管理。包裹信息包括包裹编号、起始地、目的地、当前位置、状态等。这些信息以双端队列的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个包裹的当前位置和状态；（2）包裹