黑龙江工业学院《数据结构课程设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构课程设计》2022-2023学年第一学期期末试卷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、利用射频电路设计一个无线遥控器，能够控制多个设备的工作状态，给出遥控器的工作频率和控制距离。2、在一个网络数据包的处理系统中，需要按照到达的时间顺序存储和处理数据包。以下哪种数据结构最适合？（）A.队列B.栈C.二叉搜索树D.哈希表3、设计一个基于模拟比较器和触发器的脉冲整形电路，将不规则脉冲整形为标准脉冲。4、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5、假设正在设计一个公交换乘系统，需要存储各个公交站点之间的线路和换乘信息，并且能够快速规划出最优的换乘路线。以下哪种数据结构和算法可能是最有用的？（）A.图结构，结合迪杰斯特拉算法求解最短路径B.树结构，通过深度优先搜索规划路线C.链表，顺序存储换乘信息D.哈希表，快速查找站点之间的连接6、设计一个提高通信系统信道容量的方案，考虑采用新的技术和方法，评估方案的可行性和有效性。7、设计一个基于模拟积分器和比较器的电压-频率转换器（VFC），分析其性能特点。8、归并排序同样是一种分治算法，它将数组不断地分成两半，然后将两半合并成一个有序的数组。归并排序的空间复杂度主要取决于：（）A.数组的初始大小B.递归的深度C.合并操作的次数D.数据的分布情况9、设计一个数字通信中的多址接入方案，如CDMA，实现多个用户的同时通信，分析系统容量和干扰情况。10、二分查找是一种在有序数组中进行查找的高效算法。以下关于二分查找的描述，错误的是（）A.每次将查找范围缩小一半，逐步逼近目标元素B.二分查找的时间复杂度为O(log₂n)C.二分查找要求数组必须是有序的，且只能用于数组，不能用于链表D.二分查找在所有情况下都比顺序查找快11、根据传感器原理，设计一个用于工业自动化生产线的物体位置检测系统，能够准确检测物体的位置并反馈给控制系统。12、在选择数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的描述，不准确的是：（）A.如果需要频繁地在头部和尾部进行插入和删除操作，双端队列可能是一个合适的选择B.当数据的查找操作远多于插入和删除操作，且数据量较大时，二叉搜索树可能比链表更合适C.对于需要快速合并操作的场景，如多个有序序列的合并，优先队列可能是一个好的选择D.数据结构的选择只取决于操作的类型和频率，不需要考虑数据的特点和规模13、在图结构的应用中，假设要为一个城市的交通网络建模，其中节点表示交叉路口，边表示道路，并且需要计算两个地点之间的最短路径。以下哪种图算法最适合解决这个问题？（）A.深度优先搜索B.广度优先搜索C.Dijkstra算法D.Floyd-Warshall算法14、设计一个基于FPGA的图像压缩编码系统，实现图像的高效压缩，给出硬件设计和编码效率分析。15、设计一个基于数字信号处理的音频均衡系统，能够根据用户需求对音频频谱进行动态调整。16、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17、设计一个基于光电传感器的自动门控制系统，当有人靠近时自动开门，一段时间后自动关门。18、设计一个具有温度补偿功能的电容式传感器测量电路，提高测量精度，给出电路设计和温度补偿算法。19、设计一个基于CAN总线的分布式控制系统，实现多个节点之间的数据通信和协同控制，阐述总线协议和系统架构。20、考虑一个在线投票系统，需要实时统计每个选项的投票数量，并能够快速返回得票最多的选项。以下哪种数据结构可以有效地支持这个功能？（）A.数组，存储每个选项的票数B.链表，记录投票信息C.哈希表，将选项作为键，票数作为值D.最大堆，始终保持最大票数在堆顶二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）探讨在一个具有n个元素的大根堆中，如何进行堆排序的操作步骤和时间复杂度分析。2、（本题5分）在图的遍历中，解释如何使用深度优先搜索判断图中是否存在环，给出算法步骤和实现代码。3、（本题5分）详细阐述在具有n个元素的链表中，如何实现链表的复制操作，并给出具体的算法步骤和代码实现。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有顶点之间的传递闭包。2、（本题5分）利用图的深度优先搜索算法，设计一个程序，找出迷宫中从起点到终点的所有可行路径。3、（本题5分）使用双向链表和迪杰斯特拉算法，设计一个程序，为旅行者规划旅游路线，考虑景点之间的距离和费用。4、（本题5分）设计一个程序，用B树存储大量的学生信息，实现快速的信息查询和修改操作。5、（本题5分）设计一个程序，实现对二叉搜索树的后序遍历的迭代器实现，方便对二叉搜索树进行遍历。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某物流仓库需要对货物的存储位置和出入库记录进行管理。货物信息和位置以图的邻接矩阵形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查找某类货物的存储位置；（2）记录货物的出入库时间和数量；（3）当仓库布局调整时，更新货物的存储位置；（4）统计某种货物在一段时间内的出入库总量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（