武汉学院《数据结构W》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数据结构W》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1分，共20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m行n列的二维数组中，按行优先存储时，元素a[i][j]的存储地址与a[0][0]的存储地址之间相差的元素个数为？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i2、设计一个基于FPGA的数字信号加密系统，实现对数字信号的加密和解密，阐述加密算法和硬件实现。3、在一个需要对一组数据进行去重操作的场景中，以下哪种数据结构可以有效地实现这个功能？（）A.集合，自动去除重复元素B.数组，需要额外的算法进行去重C.链表，去重操作复杂且效率低D.栈，不适合进行去重操作4、设计一个基于射频技术的无线胎压监测系统，能够实时监测汽车轮胎的压力和温度。5、设计一个音频功率放大器的保护电路，能够在过流、过压、过热等情况下保护放大器和扬声器，给出电路设计和保护机制。6、设计一个基于ADC和微控制器的气体浓度检测系统，能够检测多种常见气体（如CO、CO₂、CH₄等）的浓度。7、设计一个音频功率放大器的散热系统，保证放大器在高功率输出时的稳定工作，给出散热系统的设计和热分析。8、设计一个光通信收发模块的驱动电路，能够稳定驱动光收发器件，给出电路设计和性能测试结果。9、根据传感器原理，设计一个用于桥梁健康监测的应变传感器系统，能够实时监测桥梁的受力情况。10、对于一个栈，进行入栈和出栈操作时，如果栈顶指针top初始值为-1，当进行了一系列操作后，top的值为0，此时栈的状态是？（）A.栈为空B.栈中只有一个元素C.栈已满D.栈出错11、运用集成电路设计流程，设计一款用于工业机器人视觉系统的图像传感器芯片，具备高分辨率和快速响应特性。12、设计一个简易的数字频率计，能够测量1Hz至100kHz范围内的正弦波、方波和三角波的频率，精度达到0.1%，请详细说明系统设计方案，包括硬件和软件部分。13、设计一个简单的数字图像加密和解密系统，采用加密算法保证图像安全，给出系统设计和加密效果评估。14、二叉树是一种重要的数据结构，具有多种遍历方式。假设存在一个二叉树，其先序遍历的结果是ABDECF，中序遍历的结果是DBEAFC。请问该二叉树的后序遍历结果是什么？（）A.DEBFCAB.DBEFCAC.DEBCFAD.DFEBCA15、设计一个基于CAN总线的汽车电子控制系统，实现对发动机、变速器、制动系统等部件的监测和控制。16、利用数字逻辑电路设计一个计数器和定时器，实现计数和定时功能，并可设置不同的工作模式。17、设计一个基于运算放大器的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的加权求和。18、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19、在树的存储结构中，除了二叉树，还有多叉树。假设一个多叉树的每个节点的孩子节点数量不确定，以下哪种存储方式可能更灵活（）A.双亲表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式都不灵活20、在图的存储结构中，邻接多重表主要用于解决邻接表在某些操作上的不便。假设需要频繁地判断两个顶点之间是否存在边，以下关于邻接多重表的特点，哪个是相关的优势（）A.节省存储空间B.便于边的删除和插入C.快速判断边的存在性D.以上都不是二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述如何使用计数排序对特定条件下的数组进行排序，给出算法步骤和时间复杂度分析。2、（本题5分）详细阐述如何使用希尔排序对数组进行排序，分析其分组策略和时间复杂度。3、（本题5分）阐述在堆中进行删除操作时，如何保持堆的性质，并给出时间复杂度分析。4、（本题5分）详细论述在具有n个顶点和e条边的图中，如何使用广度优先搜索算法计算两点之间的最短路径，并给出具体的算法步骤和代码实现。5、（本题5分）详细说明如何利用堆实现优先队列，给出插入、删除和获取最大（小）元素的算法步骤和实现代码。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，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5分）使用图数据结构设计一个城市公园设施布局规划系统，满足游客的需求和设施的合理分布。3、（本题5分）实现一个算法，计算一个图中两个顶点之间的所有不同路径的数量。4、（本题5分）设计一个程序，使用顺序表存储一组字符串，实现字符串的快速排序。5、（本题5分）设计一个程序，用邻接表表示一个带权有向图，实现SPFA算法求单源最短路径。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个快递公司的包裹跟踪系统需要记录包裹的单号、运输路径、当前位置和预计送达时间。设计合适的数据结构来实现包裹状态的实时查询和跟踪。2、（本题10分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的游戏得分、排名、游戏时长等信息。设计数据结构来实时更新排行榜，支持按得分、排名、游戏时长等条件进行排序和查询，能够处理玩家得分变化时的排名调整。3、（本题10分）在一个图书馆的文献检索系统中，需要记录文献信息、分类目录和检索