辽宁科技学院《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5页辽宁科技学院

《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批阅人一、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、设计一个基于编码器和控制器的工业机器人运动轨迹控制系统，实现预定的运动轨迹。2、在二叉树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历的顺序不同。假设已知一棵二叉树的先序遍历和中序遍历结果，能否唯一确定这棵二叉树的结构（）A.能B.不能C.有时能，有时不能D.以上都不对3、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。4、在二叉树的应用中，二叉查找树常用于实现动态集合的操作。以下关于二叉查找树的操作，错误的是（）A.查找操作通过比较节点值，沿着合适的子树进行B.插入操作可能会破坏二叉查找树的性质，需要进行调整C.删除操作总是删除叶子节点，不会影响树的结构D.可以通过中序遍历得到有序的节点值序列5、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹识别、密码输入或刷卡方式进行身份验证，控制门的开关。6、利用射频电路设计一个Wi-Fi信号放大器，增强特定区域内的Wi-Fi信号覆盖。7、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。8、在数据结构的应用中，解决冲突是一个常见的问题。以下关于冲突解决的描述，不正确的是：（）A.在哈希表中，当多个元素映射到同一个位置时就会发生冲突B.除了开放寻址法和链地址法，还有其他一些冲突解决方法，如再哈希法C.冲突解决的好坏直接影响哈希表的性能，但对其他数据结构没有影响D.选择合适的冲突解决方法需要综合考虑数据分布、操作频率等因素9、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。10、设计一个数字频率计电路，能够测量频率范围为1Hz-100MHz的正弦波、方波和脉冲波信号，测量精度不低于0.1%。11、插入排序也是一种基本的排序算法。对于插入排序的特点和性能，以下描述错误的是（）A.插入排序将待排序元素插入到已排序序列的合适位置B.插入排序在平均情况下的时间复杂度为O(n^2)C.插入排序在数据基本有序时性能较好D.插入排序是一种不稳定的排序算法12、设计一个基于运算放大器的电压跟随器电路，具有高输入阻抗和低输出阻抗特性。13、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够同时监测温度、湿度、光照强度等环境参数，并通过无线方式传输数据。14、设计一个基于模拟开关和运放的音频混音系统，实现多个音频信号的混合输出。15、设计一个数字图像处理中的图像增强算法，并在不同类型的图像上进行应用和效果评估。16、在数据结构的递归操作中，需要注意递归的终止条件和栈空间的使用。假设我们正在使用递归解决一个问题。以下关于递归的描述，哪一项是不准确的？（）A.递归函数必须有明确的终止条件，否则会导致无限递归B.递归调用会使用系统的栈空间来保存中间结果和返回地址C.对于一些问题，使用迭代实现比递归实现效率更高D.递归总是比迭代更容易理解和实现，应该优先使用递归17、设计一个直流电机调速系统，采用PWM控制方式，实现电机的平滑调速，包括电路设计和控制算法。18、设计一个微处理器中的简单指令执行单元，能够完成特定指令的取指、译码和执行过程。19、设计一个音频功率放大器，采用甲乙类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于100W，给出电路设计和散热方案。20、图是一种复杂的数据结构，用于表示对象之间的关系。在图的存储方式中，邻接矩阵和邻接表是常见的两种方法。对于一个具有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)21、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。以下关于堆的描述，错误的是：（）A.大顶堆中每个节点的值都大于或等于其子节点的值，小顶堆则相反B.可以用数组来实现堆，通过计算索引可以方便地进行堆的操作C.堆排序利用堆的特性，将数组构建成堆，然后依次取出堆顶元素得到排序结果D.堆的插入和删除操作的时间复杂度都为O(logn)，且堆的空间复杂度总是高于其他线性数据结构22、设计一个用于智能手机的充电管理电路，支持快充和普通充电模式，具备过压、过流和过热保护功能，阐述电路原理和芯片选型。23、在数据结构中，查找操作是常见的需求。以下关于顺序查找的描述，不正确的是（）A.从数组或链表的开头依次比较每个元素，直到找到目标元素或遍历完整个数据结构B.顺序查找适用于无序的数据结构，时间复杂度为O(n)C.顺序查找在任何情况下都不是一种有效的查找方法D.顺序查找的实现简单，但效率较低24、设计一个基于蓝牙5.0的低功耗无线传感器节点，实现环境数据的采集和传输，描述节点的硬件设计和功耗优化措施。25、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够测量电压、电流、功率、电量等参数，并具备远程抄表功能。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）比较冒泡排序和堆排序在时间复杂度上的优劣。2、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个元素的数组中，进行荷兰国旗问题的划分，分析所使用的算法和时间复杂度。3、（本题5分）解释插入排序算法在基本有序和完全无序情况下的性能差异，说明其适用场景和优化方法。4、（本题5分）详细阐述在字符串的压缩算法中，除了哈夫曼编码，还有哪些常见的方法及其原理。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，使用数据结构来存储一个快递公司的快递包裹重量分布信息，支持重量区间的统计。2、（本题5分）设计一个数据结构和算法，模拟一个共享单车系统，能够存储单车的位置、状态等信息，支持用户的扫码租车和还车操作。3、（本题5分）设计一个程序，使用广度优先搜索算法计算给定无向图中两点之间的最短路径长度，输出长度值。4、（本题5分）设计一个程序，使用堆结构实现对一组任务按照难度和重要程度进行优先级排序。5、（本题5分）设计一个算法，在一个二叉树中找出所有节点值的方差。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某医院的药品库存管理系统需要对药品的种类、数量和有效期进行管理。药品信息包括药品编号、名称、数量、有效期等。这些信息以哈希桶的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种药品的库存数量和有效期；（2）药品入库时添加信息；（3）药品过期时删除信息；（4）统计即将过期的药品数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）某航空公司的订票系统需要对航班信息和乘客订票情况进行管理。航班信息包括航班号、起降时间、起降地点、座位数量等，乘客订票信息包括乘客姓名、身份证号、航班号、座位号等。这些信息以哈希表和链表的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个航班的剩余座位数量；（2）为乘客预订指定航班的座位；（3）