北京邮电大学《数据结构课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页北京邮电大学《数据结构课程设计》

2021-2022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、设计一个基于RFID技术的门禁系统，能够识别合法的RFID标签并控制门的开关，描述系统的硬件组成和软件流程。2、设计一个音频功率放大器，要求在8Ω负载下输出功率不小于50W，总谐波失真小于0.5%，给出电路设计和调试方案。3、设计一个数字信号调制解调纠错电路，能够对调制解调过程中的错误进行检测和纠正，提高通信的可靠性。4、设计一个图像处理中的边缘检测算法，并在实际图像上进行测试和优化，分析算法的复杂度和准确性。5、树是一种重要的数据结构，二叉树是树的一种特殊形式。在二叉树中，每个节点最多有两个子节点，分别称为左子节点和右子节点。满二叉树是一种特殊的二叉树，其所有的叶节点都在同一层，并且每个非叶节点都有两个子节点。对于一个深度为4的满二叉树，其节点总数为：（）A.15B.16C.31D.326、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。假设我们正在使用线段树解决区间问题。以下关于线段树的描述，哪一项是不准确的？（）A.线段树通过对区间进行递归划分，建立树形结构来快速回答区间查询B.插入和删除操作在线段树中比较复杂，通常不常使用C.线段树的构建时间复杂度为O(n)，查询和更新操作的时间复杂度为O(logn)D.线段树可以用于求解区间最大值、最小值、和等问题7、假设正在开发一个文件压缩软件，需要对文件中的重复数据进行识别和压缩。为了有效地查找和处理重复的数据段，以下哪种数据结构可能是最关键的？（）A.并查集，用于合并重复的数据段B.线段树，统计数据段的出现频率C.字典，存储已经出现过的数据段D.拓扑排序，确定数据段的处理顺序8、运用电子信息工程知识，设计一个智能交通管理系统，包括交通信号灯控制、车辆流量监测和违章抓拍等功能。9、使用单片机设计一个智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭，节约水资源。10、设计一个基于光电传感器的自动照明控制系统，能够根据环境光线强度自动调节灯光亮度，实现节能和舒适的照明效果。11、设计一个数字滤波器的硬件实现电路，如FIR滤波器，满足特定的滤波性能指标，进行电路的调试和优化。12、使用单片机设计一个智能空气质量监测仪，能够检测多种污染物浓度并显示，当空气质量超标时进行报警。13、设计一个太阳能充电器电路，能够将太阳能转换为电能，为手机、平板电脑等设备充电，输出电压为5V。14、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。关于堆的性质和操作，以下描述哪一项是不正确的？（）A.堆分为最大堆和最小堆，最大堆中父节点的值大于子节点的值，最小堆中父节点的值小于子节点的值B.可以使用数组来实现堆，通过特定的公式计算节点的位置C.向堆中插入一个元素和删除堆顶元素的时间复杂度均为O(logn)，其中n是堆中元素的数量D.堆排序是基于堆的一种排序算法，其时间复杂度为O(n^2)15、使用单片机设计一个智能安防系统，能够检测入侵、火灾等异常情况，并及时发出警报和通知用户。16、设计一个基于FPGA的图像增强系统，能够对图像进行对比度增强、亮度调整等操作。17、设计一个音频均衡器参数自动调整与存储电路，能够根据输入音频信号自动调整均衡器参数，并将参数存储起来供下次使用。18、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够实时测量电机的转速，精度达到1rpm。19、设计一个电子秤扩展电路，能够增加电子秤的测量范围和精度，并且具有去皮和累计功能。20、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。假设一个数组的初始状态接近有序，以下关于冒泡排序的性能，哪个描述是准确的（）A.时间复杂度仍然是O(n^2)，效率低下B.时间复杂度接近O(n)，性能较好C.会自动转换为更高效的排序算法D.无法确定其性能二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个元素的链表中，使用快速排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的序列化和反序列化中的应用。3、（本题5分）对于一个用数组实现的队列，解释如何进行入队和出队操作，分析在队列满时的处理方式和可能存在的问题。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，在一个无向图中找出所有不经过指定顶点的路径。2、（本题5分）设计一个在有序数组中进行二分查找的程序，能够返回查找元素的位置或未找到的提示，分析其性能。3、（本题5分）优化图的存储结构，减少空间占用并提高访问效率，设计对比实验。4、（本题5分）设计一个算法，用邻接表表示一个有向图，计算图中顶点的最小支配集。5、（本题5分）设计一个程序，利用红黑树存储图书馆的图书信息，实现图书的借还管理功能。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在一个大型在线游戏中，需要管理玩家的角色信息、装备信息和游戏进程。设计合适的数据结构来存储这些数据，使得能够快速地查询玩家状态、更新装备属性，并处理大量玩家同时进行的操作。2、（本题10分）一