韶关学院《数据结构与算法》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构与算法》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、设计一个简单的数字电视信号接收器，能够接收和解码数字电视信号，给出硬件设计和解码算法。2、设计一个基于ADC和微控制器的水质监测系统，能够测量pH值、溶解氧、电导率等水质参数。3、设计一个模拟信号的滤波电路，能够有效地滤除特定频率范围内的噪声，如低通、高通、带通或带阻滤波器。4、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。5、考虑一个在线考试系统，需要存储大量的试题，并能够根据试题的类型、难度等属性进行快速的检索和排序。同时，系统要支持试题的添加、修改和删除操作。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最佳的选择？（）A.堆，便于快速排序和获取极值试题B.字典树，适合对字符串类型的试题进行高效存储和检索C.平衡二叉树，保持平衡以提高查找效率D.环形链表，实现试题的循环展示和操作6、设计一个基于蓝牙和传感器的可穿戴健康监测设备，实时监测心率、体温等生理参数。7、设计一个基于单片机的智能电表系统，能够准确测量电能消耗，并具有数据存储、远程通信等功能。8、考虑一个在线投票系统，需要实时统计每个选项的投票数量，并能够快速返回得票最多的选项。以下哪种数据结构可以有效地支持这个功能？（）A.数组，存储每个选项的票数B.链表，记录投票信息C.哈希表，将选项作为键，票数作为值D.最大堆，始终保持最大票数在堆顶9、设计一个基于NFC技术的近场通信系统，实现数据传输和支付功能，说明系统组成和安全机制。10、设计一个无线通信收发系统，工作在特定频段，实现数据的可靠传输，考虑发射功率、接收灵敏度和抗干扰能力等因素。11、设计一个半导体发光二极管（LED）驱动电路，使其能够稳定发光，具有亮度调节功能，并分析其效率和可靠性。12、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。关于线段树的应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.可以用于快速计算数组某一区间的和、最大值、最小值等B.对于频繁的区间更新操作，线段树能够高效地处理C.线段树的构建和查询操作的时间复杂度均为O(logn)D.线段树只能用于处理数值类型的数据，不能处理其他类型的数据13、设计一个无线传感器网络中的节点通信模块，实现低功耗、短距离的数据传输，考虑节点的能耗管理。14、在树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历可以得到不同的节点访问顺序。以下关于这三种遍历方式的应用场景，描述错误的是（）A.先序遍历常用于创建二叉树的副本B.中序遍历常用于对二叉搜索树进行排序操作C.后序遍历常用于计算二叉树中节点的数量D.这三种遍历方式的应用场景是固定的，不能相互替代15、在二叉树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历是三种常见的方式。若已知一棵二叉树的先序遍历和中序遍历序列，以下说法错误的是（）A.可以唯一确定这棵二叉树B.能够推导出后序遍历序列C.不能确定该二叉树的高度D.无法确定每个节点的具体位置16、设计一个基于超声波传感器的距离测量系统，能够测量物体与传感器之间的距离，并显示测量结果。17、利用射频电路设计一个无线遥控器，能够控制多个设备的工作状态，给出遥控器的工作频率和控制距离。18、根据数字信号处理理论，设计一个图像锐化处理系统，增强图像的边缘和细节信息。19、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树的性能而产生的。以下关于平衡二叉树的描述，不正确的是（）A.它通过旋转操作来保持树的平衡，减少查找的时间复杂度B.平衡二叉树的插入和删除操作比二叉搜索树更复杂C.任何情况下，平衡二叉树的高度都不会超过log₂n（n为节点数）D.平衡二叉树在实际应用中已经完全取代了二叉搜索树20、设计一个基于Arduino的智能温室控制系统，能够自动调节温室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，为植物生长提供最佳环境。21、红黑树是另一种平衡二叉搜索树。对于红黑树的性质和优势，以下描述哪一项是不正确的？（）A.红黑树的节点要么是红色，要么是黑色，并且通过一些规则保持平衡B.红黑树的插入和删除操作的时间复杂度均为O(logn)，相对较为稳定C.红黑树的查找性能不如AVL树，因为其平衡调整不如AVL树严格D.红黑树在实际应用中比AVL树更常见，因为其插入和删除操作引起的调整相对较少22、设计一个温度传感器网络数据分析与预警电路，能够对温度传感器网络采集的数据进行分析，当温度异常时发出预警信号。23、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的语音信号处理系统，能够实现语音降噪、回声消除等功能。24、设计一个基于音频功率放大器芯片的音响系统，输出功率不小于50W，具备高低音调节功能。25、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统，能够实现对生产线上多个设备的顺序控制、逻辑控制和故障报警功能。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在数据结构中，阐述如何使用树堆进行高效的合并和查找操作，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能特点。2、（本题5分）详细论述在利用哈希表存储对象时，如何处理对象的相等性判断和哈希值计算，以保证正确的存储和查找。3、（本题5分）解释什么是线索二叉树，并说明其作用和建立线索二叉树的方法。4、（本题5分）解释如何使用跳表实现有序集合的插入、删除和查找操作，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Floyd算法求解给定有向图中任意两点之间的最短路径，输出最短路径矩阵。2、（本题5分）设计一个程序，使用堆排序算法对一组结构体（包含学生姓名和成绩）进行排序，按照成绩降序排列。3、（本题5分）设计一个平衡二叉搜索树（AVL树），实现插入、删除操作，并进行平衡调整。4、（本题5分）实现一个算法，计算一个图的独立集。5、（本题5分）设计一个程序，使用循环队列存储图书馆的借阅记录，实现借阅信息的查询和管理。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商平台的优惠券发放系统需要对优惠券的类型、面额、使用条件和发放记录进行管理。优惠券信息包括优惠券编号、类型、面额、使用条件、发放记录等。考虑使用十字链表来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种类型优惠券的剩余数量；（2）为用户发放优惠券并记录；（3）用户使用优惠券时进行核销；（4）统计不同面额优惠券的发放比例。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）一个学校的考场安排管理系统需要存储考场的信息，如考场编号、考场位置、容纳人数、考试科目、考试时间等。系统要支持快速查找特定考场、按照容纳人数对考场进行排序、新增考场安排、修改考试时间、删除不再使用的考场。请