北京理工大学《数据结构与C程序设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与C程序设计》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于500W，具备音效调节功能。2、在二叉树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历的顺序不同。假设已知一棵二叉树的先序遍历和中序遍历结果，能否唯一确定这棵二叉树的结构（）A.能B.不能C.有时能，有时不能D.以上都不对3、对一组数据进行排序，以下哪种排序算法在最坏情况下的时间复杂度最低？（）A.冒泡排序B.插入排序C.选择排序D.归并排序4、设计一个数字温度计，采用DS18B20温度传感器，能够通过液晶显示屏显示温度值，说明硬件连接和软件编程。5、设计一个基于光电传感器的自动门控制系统，当检测到有人靠近时自动开门，一段时间后自动关门。6、在平衡二叉树中，通过旋转操作来保持树的平衡。假设插入一个新节点后导致了不平衡，需要进行旋转调整。以下哪种情况可能需要进行单向右旋操作？（）A.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的左子树上B.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的右子树上C.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的右子树上D.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的左子树上7、设计一个基于PLC的制药厂反应釜控制系统，实现对反应温度、压力、搅拌速度等参数的精确控制。8、设计一个正弦波信号发生器，采用DDS技术，频率分辨率达到1Hz，输出幅度稳定，说明工作原理和硬件设计。9、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求10、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11、设计一个基于红外传感器的自动感应水龙头控制系统，当检测到人手时自动出水，一段时间后自动停水。12、设计一个温度传感器网络电路，能够将多个温度传感器连接起来，组成一个温度监测系统，并且具有数据传输和显示功能。13、设计一个基于传感器网络的农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、光照强度、风速等参数，为农业生产提供数据支持。14、设计一个基于无线传感器网络的农田环境监测系统，监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数，实现数据的汇聚和远程传输。15、设计一个温度传感器网络远程监控与预警电路，能够通过互联网远程监控温度传感器网络的工作状态，当温度异常时发出预警信号。16、设计一个音频功率放大器，采用甲乙类放大方式，输出功率为50W，负载为8Ω，给出电路原理图和元件参数选择。17、在一个大型电商平台的数据库中，需要高效地存储和检索商品信息，包括商品名称、价格、库存数量等。同时，要能够快速地根据价格范围、库存状态等条件进行查询和排序。为了实现这些功能，以下哪种数据结构可能是最合适的选择？（）A.链表，便于动态地插入和删除商品信息B.栈，按照后进先出的原则存储商品数据C.队列，先进入的商品信息先被处理D.二叉搜索树，能够快速地进行查找、插入和删除操作，并支持排序18、设计一个基于555定时器的方波发生器，输出频率在100Hz至1kHz连续可调，说明电路原理和元件选择。19、设计一个基于数字图像处理的人脸识别考勤系统，提高考勤的准确性和效率。20、设计一个锁相环（PLL）频率合成器，输出特定频率的稳定信号，分析其相位噪声和锁定时间。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释如何在一个有序链表中删除重复节点，只保留一个。2、（本题5分）简述哈希表的性能优化方法，包括哈希函数的改进、处理哈希冲突的策略调整等。3、（本题5分）解释如何在一个链表中实现插入排序的优化，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能改进。4、（本题5分）在数据结构中，阐述如何使用树状数组进行区间查询和单点更新，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势。5、（本题5分）阐述如何判断一个链表是否存在环，如果存在，如何找到环的入口节点，分析算法的思路和时间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个带权有向图中找出经过指定顶点次数不超过k的最短路径。2、（本题5分）给定一个整数数组，设计算法找出其中和最接近给定值的子数组。3、（本题5分）设计一个算法，使用广度优先搜索计算无向图中两个节点之间的最短路径长度。4、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个图书馆的读者借阅权限分级系统，根据读者类型设定不同借阅权限。5、（本题5分）设计一个算法，对给定的二叉树进行层次遍历，输出每一层的节点值。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线游戏需要对玩家的游戏数据（如得分、等级、游戏时间等）进行实时排序和更新。考虑使用平衡二叉排序树来存储这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）插入一个新玩家的数据；（2）删除一个指定玩家的数据；（3）根据得分对玩家进行降序排序；（4）更新某个玩家的游戏时间。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）某电商平台的库存管理系统需要实时监控商品库存数量，当库存低于阈值时自