湖北工程学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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、设计一个光通信中的掺铒光纤放大器（EDFA）驱动电路，实现对EDFA的稳定驱动和增益控制。2、利用射频技术设计一个无线充电器，能够为特定设备进行高效的无线充电，分析充电效率和安全性。3、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。4、设计一个电子琴电路，能够产生不同音符的声音，具有音量调节、音色选择等功能。5、设计一个无线充电器电路，能够为手机、平板电脑等设备进行无线充电，充电功率为5W。6、运用通信网络原理，设计一个智能仓储物流的无线定位系统，实现货物和搬运设备的精确定位。7、设计一个简单的数字电压表，能够测量0-50V的直流电压，精度达到0.1V，并用液晶显示屏显示测量结果。8、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还有其他指标。关于这些评估指标，以下描述哪一项是不正确的？（）A.平均查找长度常用于评估查找算法的性能B.算法的稳定性也是一个重要的评估指标，特别是在排序算法中C.数据结构的可维护性和可读性在实际应用中通常不重要D.对于特定的应用场景，还需要考虑数据结构与其他部分的集成和协作效率9、设计一个基于CPLD的脉冲宽度调制（PWM）发生器，实现可调占空比的PWM信号输出，给出电路设计和性能测试。10、假设正在设计一个网络数据包过滤系统，需要根据数据包的源地址、目的地址、协议类型等信息进行快速的过滤和处理。以下哪种数据结构和算法的组合最适合实现数据包的高效过滤？（）A.决策树和分类算法B.位图和位运算C.图和最短路径算法D.数组和遍历算法11、假设要实现一个高效的字符串匹配算法，能够在一个长文本中快速找到给定的模式字符串的所有出现位置。以下哪种数据结构和算法的组合是常见的解决方案？（）A.KMP算法结合数组B.暴力匹配算法结合链表C.后缀树D.字典树结合贪心算法12、根据传感器技术，设计一个用于农业的土壤湿度监测系统，能够实时监测土壤湿度并自动控制灌溉设备。13、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。14、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。15、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。16、想象一个游戏中的怪物刷新系统，怪物需要在不同的地点按照一定的时间间隔刷新。需要一种数据结构来管理怪物的刷新时间和地点信息，并能够快速判断下一个即将刷新的怪物。以下哪种数据结构可能最合适？（）A.堆，特别是最小堆，能够快速获取最小的刷新时间B.链表，便于插入和删除，但查找最小时间效率低C.数组，存储固定数量的怪物信息，不便于动态管理刷新D.树，结构复杂，对于简单的刷新管理可能过于复杂17、在一个算法中，需要快速找到一组数中的最大值和最小值。以下哪种数据结构和算法的组合能够以最少的比较次数完成这个任务？（）A.有序数组和遍历B.链表和遍历C.二叉搜索树和中序遍历D.堆和堆操作18、设计一个基于光电二极管和运放的光功率测量系统，能够测量不同波长的光功率。19、设计一个用于工业自动化的编码器接口电路，能够接收增量式编码器和绝对式编码器的信号，并将其转换为数字信号供控制器处理，给出电路设计和信号处理方法。20、设计一个基于Arduino的智能环境调节系统，能够根据室内温度、湿度和CO2浓度自动调节空调、加湿器和通风设备。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个用链表实现的队列，如何实现队列的清空操作，分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）阐述后缀树在模式识别中的应用和相关算法。3、（本题5分）阐述二叉树的定义、性质和遍历方式（前序、中序、后序），并说明每种遍历方式的应用场景。4、（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。5、（本题5分）解释什么是块状链表数据结构，说明其特点和应用场景，并阐述如何进行插入和删除操作。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，在一个字符串中找出最长的不重复子串。2、（本题5分）使用链表和Prim算法，设计一个程序，为一个物流配送中心规划最优的货物配送路线。3、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用链地址法的优化版本处理哈希冲突，提高性能并展示操作过程和结果。4、（本题5分）设计一个程序，使用伸展树实现动态内存管理。5、（本题5分）设计一个程序，用图结构表示计算机网络中的设备连接，实现故障检测和最短恢复路径规划。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个学校的选课系统需要管理课程和学生的选课信息，包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。系统要支持快速查找特定课程的选课情况、按照选课人数对课程进行排序、学生选课和退课操作。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）某在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名，并能够实时更新