湖北师范大学文理学院《数据结构》2022-2023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1页，共3页湖北师范大学文理学院《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、设计一个简单的直流稳压电源，输出电压为5V和12V可选，最大输出电流为1A，纹波电压小于50mV。2、设计一个简单的无线遥控系统，控制距离不小于50米，能够实现对多个设备的开关控制，说明系统组成和编码方式。3、使用单片机设计一个智能温度控制系统，能够根据设定温度自动控制加热或制冷设备，保证环境温度稳定在一定范围内。4、使用单片机设计一个智能心率监测手环，能够实时监测佩戴者的心率并进行异常报警。5、设计一个基于蓝牙的无线鼠标，能够与计算机进行稳定的无线连接，实现鼠标的基本操作功能。6、设计一个基于单片机的温度监测与控制系统，能够实时采集环境温度，当温度超过设定阈值时，启动相应的降温或升温设备。7、插入排序是一种简单直观的排序算法。关于插入排序的工作方式，以下描述哪一项是不正确的？（）A.插入排序将待排序的元素逐个插入到已排序的部分中，从而逐步完成排序B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，在最好情况下的时间复杂度为O(n)C.插入排序是一种稳定的排序算法，相同元素的相对顺序在排序前后不会改变D.插入排序的空间复杂度较高，通常需要额外的O(n)空间来完成排序8、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储管理系统，能够实现货物的入库、出库、库存盘点等功能。9、设计一个基于FPGA的图像锐化系统，能够增强图像的边缘和细节，说明算法和硬件实现。10、字符串的模式匹配中，BM算法通过从右向左比较来提高效率。假设主串为"ABCDEFGHIJK"，模式串为"EF"，使用BM算法进行匹配，以下关于匹配过程的描述，哪个是正确的？（）A.从主串的第一个字符开始比较B.从主串的最后一个字符开始比较C.随机选择主串中的位置开始比较D.以上都不对11、设计一个数字温度计，采用热电偶传感器，能够测量-50℃至150℃的温度范围，精度为0.5℃，说明硬件连接和信号调理。12、AVL树是一种平衡二叉搜索树。假设我们正在使用一个AVL树。以下关于AVL树的描述，哪一项是不准确的？（）A.AVL树通过旋转操作保持左右子树的高度差不超过1，从而保证平衡B.插入和删除节点后，可能需要进行多次旋转操作来恢复AVL树的平衡C.AVL树的查找、插入和删除操作的时间复杂度在最坏情况下均为O(logn)D.AVL树的空间复杂度比普通二叉搜索树高很多，不适合在内存受限的环境中使用13、在一个有n个顶点的无向图中，若要判断图中是否存在回路，使用深度优先遍历算法，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e为边数C.O(n^2)D.O(logn)14、想象一个需要对大量浮点数进行排序的任务，并且要求排序的稳定性（即相同值的元素相对顺序保持不变）。以下哪种排序算法可能是最合适的？（）A.冒泡排序，稳定但效率低B.快速排序，不稳定，效率较高C.归并排序，稳定且在大数据量时效率较好D.选择排序，不稳定且效率一般15、设计一个数字频率合成器电路，能够产生不同频率的正弦波、方波和三角波，频率范围为1Hz到10MHz。16、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。关于二叉树的性质，以下正确的是：（）A.一棵深度为k的满二叉树，其节点总数为2^k-1B.二叉树的中序遍历结果是节点值的升序排列（假设节点值为整数）C.任何一棵二叉树，其叶子节点数一定等于度为2的节点数加1D.二叉树的前序遍历和后序遍历结果一定不同17、设计一个通信系统中的信道编码模块，实现某种纠错编码算法，分析其纠错能力和编码效率。18、设计一个基于光电二极管的光强测量系统，能够测量不同波长的光强，精度达到0.1μW/cm²。19、设计一个数字音频的多声道处理系统，如5.1声道或7.1声道，实现音频的空间定位和效果增强。20、当使用数据结构来实现缓存时，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一种常见的淘汰算法。假设一个缓存容量有限，需要不断替换元素。以下关于LRU策略的实现，哪个数据结构可能是最适合的（）A.栈B.队列C.哈希表D.双向链表二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述拓扑排序在有向无环图中的作用和实现方法，以及它在工程领域中的实际应用。2、（本题5分）详细阐述基数排序和桶排序在处理不同类型数据时的特点和适用范围。3、（本题5分）在归并排序中，解释归并的概念和实现步骤，分析归并排序的时间复杂度和空间复杂度，并举例说明其应用场景。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个图的数据结构，使用邻接矩阵或邻接表存储，实现深度优先遍历和广度优先遍历，并输出遍历结果。2、（本题5分）设计一个基于B+树的数据结构，实现插入、删除和范围查询操作。3、（本题5分）基于字典树和平衡二叉树的结合，设计一个程序，快速查找和管理大量用户的登录信息。4、（本题5分）设计一个程序，从给定的双向链表中删除一个节点，输出删除后的链表。5、（本题5分）实现一个算法，计算一个图中所有顶点对之间的最短路径长度的平均值。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某公司的员工管理系统需要存储员工的个人信息，如姓名、工号、部门、职位、薪资等。请设计合适的数据结构来存储员工信息，支持按部门、职位等条件进行快速查询和排序，并能够方便地