湖北科技学院《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构》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25个小题，每小题1分，共25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、设计一个数字频率计，能够测量输入信号的频率，精度达到一定要求，给出硬件电路设计和软件算法流程。2、并查集是一种用于处理不相交集合的数据结构。假设我们正在使用并查集解决问题。以下关于并查集的描述，哪一项是不准确的？（）A.并查集通过路径压缩和按秩合并两种优化方法提高操作效率B.可以使用并查集判断两个元素是否属于同一个集合C.并查集的查找操作的时间复杂度在经过优化后可以达到O(1)D.并查集只能用于处理整数元素，不能处理其他类型的数据3、在数据结构中，线性表是一种基础的数据结构。假设我们正在研究一个顺序存储的线性表。以下关于线性表的描述，哪一项是不准确的？（）A.顺序存储的线性表在插入和删除元素时，可能需要移动大量元素，效率较低B.线性表的长度可以动态变化，根据需要增加或减少存储的元素数量C.可以通过索引快速访问顺序存储线性表中的任意元素D.顺序存储的线性表适合频繁进行插入和删除操作的场景4、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭。5、设计一个基于单片机的太阳能路灯控制器，根据光照和时间自动控制路灯的开关和亮度。6、栈是一种特殊的线性表，遵循特定的操作原则。以下关于栈的描述，不准确的是：（）A.栈的操作遵循后进先出（LIFO）原则，即最后入栈的元素最先出栈B.可以用数组或链表来实现栈，常见的操作有入栈、出栈和获取栈顶元素C.栈在函数调用、表达式求值、括号匹配等场景中有广泛应用D.栈的大小是无限的，可以随意入栈元素，不需要考虑栈满的情况7、设计一个基于数字信号处理的图像压缩系统，能够对输入图像进行高效压缩，减少存储空间和传输带宽需求。8、在一个电商网站的订单处理系统中，需要按照订单生成的时间顺序依次处理订单，同时能够在任意时刻查看最早未处理的订单。以下哪种数据结构能够满足这种需求？（）A.顺序表，按顺序存储订单，但插入和删除操作可能导致大量元素移动B.链表，便于插入和删除，但不便于快速获取最早订单C.栈，后进先出，不符合订单处理的顺序要求D.队列，先进先出，符合订单按时间顺序处理的需求9、设计一个基于无线射频识别（RFID）的仓库管理系统，实现对货物的自动识别、入库、出库和库存管理。10、设计一个数字通信中的码间干扰补偿电路，分析补偿效果和对系统性能的影响。11、设计一个基于蓝牙Mesh网络的智能家居控制系统，实现多个设备的协同控制，描述网络架构和控制策略。12、设计一个具有自动增益控制功能的放大器，能够根据输入信号的幅度自动调整增益，给出电路设计和性能测试报告。13、链表是一种重要的数据结构，在很多场景中得到应用。关于链表的特点，以下描述错误的是：（）A.链表的存储空间不必连续，可以通过指针来链接各个节点B.对链表进行插入和删除操作时，不需要移动大量元素，效率较高C.链表可以方便地实现随机访问，查找任意位置的元素速度很快D.单链表、双向链表和循环链表是常见的链表类型，它们各有特点和适用场景14、设计一个基于传感器的智能车位检测系统，能够实时检测车位的占用情况，并将信息显示在显示屏上。15、设计一个基于光电编码器的位移测量系统，能够准确测量物体的直线位移，并进行数据显示和记录。16、设计一个数字锁相放大器，能够从强噪声背景中提取微弱信号，给出系统架构和关键技术。17、在数据结构的性能评估中，时间复杂度和空间复杂度是重要的指标，以下关于它们的说法，错误的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行所需的时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法执行所需的存储空间与输入规模之间的关系C.优先考虑时间复杂度较低的算法，空间复杂度可以忽略不计D.对于一些特殊的应用场景，可能需要在时间复杂度和空间复杂度之间进行权衡18、假设正在实现一个电话号码簿程序，需要快速根据姓名查找对应的电话号码。以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.二叉搜索树，进行姓名查找B.冒泡排序后的数组，顺序查找C.哈希表，直接定位电话号码D.插入排序后的数组，二分查找19、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。20、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。21、设计一个数字通信中的正交幅度调制（QAM）信号生成和解调系统，分析调制性能。22、设计一个基于深度学习的数字图像分类系统，分析模型的准确性和泛化能力。23、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，支持在线参数调整和实时滤波，给出硬件设计和滤波算法优化。24、在数据结构的实际应用中，优先队列常用于处理具有优先级的任务。以下关于优先队列的实现方式，错误的是：（）A.可以用堆来实现优先队列，插入和删除操作的时间复杂度都较低B.可以用有序数组来实现优先队列，但插入操作的时间复杂度较高C.可以用无序数组来实现优先队列，查找最大（或最小）元素的时间复杂度为O(1)D.无论采用哪种数据结构实现优先队列，其性能都相同25、在一个用数组实现的小顶堆中，删除堆顶元素后，为了保持堆的性质，需要进行的调整操作的时间复杂度为？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述归并排序算法的思想和步骤，并说明其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）详细阐述B+树在数据库索引中的优势，以及与B树的性能比较。3、（本题5分）深入分析在哈希表中，装填因子对冲突概率和查找效率的影响，并说明如何选择合适的装填因子。4、（本题5分）阐述如何在一个具有n个元素的无序数组中，使用希尔排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，使用堆排序算法对一组结构体（包含员工的姓名和工资）按照工资进行排序。2、（本题5分）使用双向链表和迪杰斯特拉算法，设计一个程序，为一个电商物流网络规划配送路径，使配送时间最短。3、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用线性探测法处理哈希冲突，支持动态插入和删除操作，展示操作过程和结果。4、（本题5分）设计一个程序，利用优先队列和哈希表的结合，实现对多个任务的优先级调度和状态跟踪。5、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现栈的排序功能，输入一个栈进行排序并展示结果。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个在线图片分享平台需要管理大量的图片信息，包括图片名称、上传者、上传时间、图片标签、浏览量等。设计数据结构来存储这些信息，实现图片的快速上传、删除、查找和浏览量统计，同时支持根据标签和上传时间进行图片筛选和排序。2、（本题10分）一个图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版日期、馆藏数量等。同时，系统要支持快速查找特定图书、按照