武汉设计工程学院《数据结构课程设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数据结构课程设计》2021-2022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30个小题，每小题1分，共30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、栈和队列在计算机程序设计中有广泛的应用。以下关于栈和队列应用场景的描述，错误的是：（）A.栈可以用于表达式求值、函数调用等B.队列可以用于实现广度优先搜索、任务调度等C.栈和队列不能同时用于一个程序中，会导致冲突D.栈和队列可以用于实现递归算法的非递归形式2、设计一个基于数字图像处理的运动目标检测与跟踪系统，能够在复杂背景下准确检测和跟踪运动目标。3、对于一个需要频繁进行插入、删除和查找操作的数据集合，假设数据的规模较大且分布较为随机。以下哪种数据结构在平均情况下能够提供较好的性能？（）A.链表B.有序数组C.哈希表D.栈4、基于通信加密技术设计一个数据加密传输系统，保证数据在传输过程中的安全性和保密性。5、考虑到一个数据库系统的索引结构，为了能够快速地进行范围查询和随机访问，同时保持较好的空间利用率和插入、删除性能，以下哪种数据结构可能会被采用？（）A.B+树B.红黑树C.AVL树D.字典树6、在一个物流配送系统中，需要根据各个配送点的位置和货物需求，规划出最优的配送路线，以最小化运输成本和时间。以下哪种数据结构和算法常用于解决这类路径规划问题？（）A.蚁群算法使用的信息素矩阵B.模拟退火算法使用的随机数生成器C.遗传算法使用的染色体编码D.A*算法使用的优先级队列7、设计一个数字音频播放器电路，能够播放MP3、WAV等格式的音频文件，具有音量调节、播放/暂停、上一曲/下一曲等功能。8、数据结构与算法的关系紧密相连。以下关于数据结构与算法关系的描述，不正确的是：（）A.数据结构是算法的基础，算法依赖于特定的数据结构B.不同的数据结构可以用于实现相同的算法，效果可能不同C.算法的设计和选择会影响数据结构的使用和效率D.数据结构和算法是相互独立的，没有关联9、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。10、设计一个数字时钟电路，能够准确显示时、分、秒，具有闹钟功能，并且可以通过按键调整时间和设置闹钟。11、使用电力电子器件设计一个降压型直流-直流变换器（BuckConverter），给出电路参数设计和效率分析。12、设计一个用于音频设备的电源净化器，减少电源噪声对音质的影响，给出电路结构和滤波效果分析。13、在一个需要频繁进行字符串匹配和查找的系统中，例如在搜索引擎的索引构建中，以下哪种数据结构可能会被优先考虑？（）A.二叉树，一般的二叉树在字符串查找中效率不高B.字典树（Trie），特别适合字符串的存储和查找，节省空间和时间C.链表，查找效率低，不适合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和优先级处理，不是字符串查找的首选14、运用集成电路设计方法，设计一款用于电动汽车的电池管理芯片，具备电池状态监测、充电控制和均衡功能。15、利用射频电路设计一个卫星通信接收前端，包括低噪声放大器、下变频器等部分，给出性能指标和实现方案。16、基于通信协议设计一个网络通信接口，实现数据的可靠传输和错误检测，说明协议的选择和实现过程。17、设计一个卫星导航系统的接收模块，能够接收并解析卫星信号，计算定位信息，评估定位精度。18、插入排序也是一种基本的排序算法。关于插入排序的特点，以下描述正确的是：（）A.插入排序在每次迭代中，将待排序元素插入到已排序部分的合适位置B.插入排序在最坏情况下的时间复杂度为O(nlogn)，优于冒泡排序C.插入排序是一种不稳定的排序算法，可能改变相同元素的相对顺序D.插入排序适用于大规模数据的排序，效率很高19、设计一个基于ADC和微控制器的风速测量系统，能够测量0-30m/s的风速，精度达到0.1m/s。20、设计一个基于微控制器（如STM32）的温度监测与控制系统，能够实时采集温度数据，当温度超过设定阈值时进行报警并启动降温设备。21、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22、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n23、设计一个基于陀螺仪和加速度计的姿态测量系统，能够实时获取物体的姿态信息。24、使用运算放大器设计一个音频放大器电路，能够将输入的微弱音频信号进行放大，同时具有一定的带宽和低失真度，给出详细的电路设计和参数计算。25、设计一个基于物联网技术的智能仓储管理系统，能够实现货物的自动入库、出库和库存盘点。26、考虑一个地理信息系统，需要存储和管理地图上的点、线、面等元素的信息，并能够快速地进行空间查询和分析，如判断两个区域是否相交。以下哪种数据结构最适合用于地理空间数据的处理？（）A.R树，支持空间数据的索引和查询B.B+树，高效存储和检索空间数据C.红黑树，保持空间数据的平衡D.哈希树，快速定位空间元素27、设计一个基于FPGA的高速数据采集与存储系统，能够实现对高速信号的采集和大容量数据存储。28、设计一个光耦隔离的模拟量输入模块，实现对0至5V模拟信号的隔离采集，给出电路参数和应用示例。29、设计一个基于PLC的食品加工生产线控制系统，能够实现食品的加工、包装、质量检测等环节的自动化控制。30、设计一个数字温度计湿度计电路，能够同时测量环境温度和湿度，温度精度为±0.1℃，湿度精度为±2%RH。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某金融机构需要对客户的交易记录进行分析，以检测异常交易行为。交易记录包括交易时间、金额、交易类型等。设计合适的数据结构和算法，能够快速地筛选出异常交易，并进行风险评估。2、（本题5分）某社交网络平台需要存储用户之间的好友关系，并能够快速地查询某个用户的好友列表、共同好友以及二度好友。请选择合适的数据结构，并设计相应的算法来实现这些功能。3、（本题5分）一家物流公司的配送中心需要管理货物的配送信息，包括配送单号、货物信息、收件人信息、配送员信息、配送状态、预计送达时间等。设计合适的数据结构来存储配送数据，实现配送信息的快速查询、状态更新、人员调度，并统计按时送达率。4、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。5、（本题5分）一个图书馆的图书采购管理系统需要存储采购计划的信息，如采购编号、图书名称、作者、出版社、预计采购数量、采购进度等。系统要支持快速查找特定采购计划、按照预计采购数量对计划进行排序、新增采购计划、修改采购进度、取消采购计划。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述如何使用线段树解决动态区间最大值问题，给出更新和查询的方法。2、（本题5分）论述在冒泡排序中，如何通过优化减少不必要的比较次数，提高算法效率。3、（本题5分）详细说明快速排序算法的分区过程和递归调用，分析在最坏和平均情况下的性能，以及如何优化快速排序算法以避免最坏情况的发生。4、（本