丽江文化旅游学院《数据结构课程设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023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15个小题，每小题1分，共15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、在一个字符串处理程序中，需要快速判断一个字符串是否是另一个字符串的子串。以下哪种算法和数据结构的组合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用数组存储字符串B.KMP算法，基于有限自动机原理C.哈希算法，将字符串映射为哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找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USBType-C接口的电源传输系统，支持PD快充协议，能够提供不同的电压和电流输出，给出硬件设计和协议实现。4、在一个社交网络分析程序中，需要表示用户之间的关注关系，并能够快速地找出某个用户的直接关注者和被关注者，以及计算用户之间的最短路径。以下哪种数据结构最适合用于构建这样的社交网络模型？（）A.邻接矩阵，直观表示节点之间的连接关系B.邻接表，节省存储空间并支持快速遍历C.十字链表，便于双向操作和动态修改D.双向链表，方便查找前后节点的关系5、设计一个基于运算放大器的比较器阵列电路，能够同时比较多个输入信号的大小。6、设计一个高频开关电源，输出电压为24V/10A，效率不低于85%，给出拓扑结构选择和元件参数计算。7、在一个文本处理程序中，需要对输入的大量文本进行单词频率统计。也就是说，要快速确定每个单词在文本中出现的次数。以下哪种数据结构最适合用于实现这个功能？（）A.栈，按照后进先出的原则存储单词B.队列，先进先出地处理单词C.二叉树，对单词进行分类存储D.哈希表，将单词作为键，出现次数作为值8、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。9、设计一个基于锁相环（PLL）的频率合成器，输出频率范围为100kHz至1GHz，频率分辨率小于1kHz，给出电路结构和参数计算过程。10、设计一个基于编码器和控制器的数控机床进给系统，实现精确的位置控制。11、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12、设计一个简单的通信基站发射机前端电路，工作频率在900MHz，输出功率为10W，给出射频电路设计和功率放大器选型。13、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。14、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，给出硬件电路和软件程序设计。15、设计一个音频均衡器，能够对音频信号进行5段均衡调节，给出系统方案和滤波器参数计算。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述B树和B+树的结构特点和区别，以及它们在数据库中的应用。2、（本题5分）论述在数据结构中，如何使用分治法解决复杂问题，举例说明其在排序和查找算法中的应用。3、（本题5分）详细说明如何在一个数组中找到连续子数组的最大和，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）解释如何在一个二叉树中进行按层之字形遍历（即奇数层从左到右，偶数层从右到左），给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某电商平台的商品推荐系统需要根据用户的浏览和购买历史为用户推荐商品。系统需要存储用户的行为数据，包括用户编号、商品编号、浏览时间、购买时间等。请设计合适的数据结构和算法，能够快速分析用户行为，为用户生成个性化的商品推荐，并给出代码实现和性能评估。2、（本题5分）在一个大型企业的人力资源管理系统中，需要存储员工的信息，包括员工编号、姓名、部门、职位、工资、绩效评估等。设计数据结构来管理员工数据，能够快速查找特定员工、按部门或职位分类、更新员工信息，并计算部门的平均工资。3、（本题5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。4、（本题5分）某公司的客户关系管理系统需要存储客户的基本信息、购买记录、投诉建议和跟进状态等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现客户信息的添加、删除、查找和修改，购买记录的分析，投诉建议的处理和跟进状态的更新，并能够对客户进行分类和价值评估。5、（本题5分）某城市的公交卡充值管理系统需要存储充值记录，包括充值编号、卡号、充值金额、充值时间等。系统要实现快速查找特定卡号的充值记录、按照充值金额对记录进行排序、新增充值、删除错误充值记录。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，以二叉树的形式表示课程体系结构，实现课程的查找和依赖关系展示功能。2、（本题10分）利用队列结构设计一个学校运动会比赛