西安工业大学《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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15个小题，每小题2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、设计一个数字电压表电路，能够测量直流电压，测量范围为0V到100V，精度为±0.1V。2、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。3、设计一个基于DSP的音频降噪系统，能够有效降低背景噪声，给出算法原理和代码实现。4、字典树（Trie树）常用于字符串的存储和查找。假设我们正在使用字典树处理字符串集合。以下关于字典树的描述，哪一项是不准确的？（）A.字典树利用字符串的公共前缀来节省存储空间和提高查找效率B.插入和查找操作在字典树中的时间复杂度与字符串的长度有关C.字典树可以方便地实现字符串的前缀匹配和搜索功能D.字典树适合存储大量短字符串，对于长字符串效果不佳5、设计一个基于编码器和驱动器的步进电机控制系统，能够精确控制电机的转速和转向。6、设计一个基于FPGA的图像识别加速系统，提高图像识别的速度和准确率，阐述硬件加速原理和实现。7、设计一个高速串行通信接口，采用USBType-C接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。8、在一个编译器的符号表管理中，需要快速插入、查找和更新变量、函数等符号的信息。为了实现高效的符号表操作，以下哪种数据结构通常会被选用？（）A.哈希表B.二叉搜索树C.平衡二叉树D.链表9、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还需要考虑其他因素。以下关于性能评估的描述，不正确的是：（）A.算法的可读性和可维护性也是评估的重要因素，过于复杂的算法可能难以理解和修改B.代码的实现效率，如编程语言的特性和编译器的优化，也会对实际性能产生影响C.数据的分布和特点可能会影响算法的性能，例如有序数据和无序数据对排序算法的影响不同D.性能评估只需要关注理论上的时间复杂度和空间复杂度，实际运行时的情况可以忽略不计10、设计一个计算机网络拓扑结构，满足特定的网络规模、性能和可靠性要求，进行网络性能分析和优化。11、根据传感器原理，设计一个用于火灾预警的烟雾传感器系统，能够及时发出报警信号。12、红黑树也是一种自平衡的二叉搜索树。假设我们正在研究一个红黑树。以下关于红黑树的描述，哪一项是不准确的？（）A.红黑树通过对节点颜色的约束来保持一定程度的平衡B.红黑树的插入和删除操作相对复杂，但能保证较好的性能C.红黑树的查找操作的时间复杂度在平均情况下优于AVL树D.红黑树在频繁插入和删除节点的情况下，性能比AVL树更稳定13、设计一个高频振荡器电路，工作频率在50MHz以上，输出稳定的正弦波信号，给出电路结构和调试要点。14、在一个大型电商网站的数据库中，需要存储和快速查找商品的信息，包括商品编号、名称、价格、库存数量等。为了实现高效的查找和操作，选择合适的数据结构至关重要。假设需要频繁地根据商品编号查找商品的详细信息，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.链表，便于动态插入和删除元素B.数组，支持随机访问C.二叉搜索树，查找效率较高D.哈希表，能够快速定位特定键的值15、当使用树这种数据结构来存储和组织数据时，二叉搜索树是一种常见的类型。假设要在二叉搜索树中快速查找一个特定的值，以下关于二叉搜索树的性质，哪个是关键的（）A.左子树的值都小于根节点，右子树的值都大于根节点B.每个节点的度不超过2C.树的高度是固定的D.节点的值是随机分布的二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释如何在一个有序链表中进行插入操作，保持链表的有序性，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）详细阐述在利用哈希表存储数据时，如何解决哈希冲突，以及如何提高哈希表的查找效率。3、（本题5分）论述AVL树在进行旋转操作时，如何保持二叉搜索树的性质和中序遍历的顺序不变。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线心理咨询平台需要记录咨询者的问题、咨询师的回答和咨询进度。设计数据结构来保护用户隐私，并支持咨询记录的查询和统计。2、（本题5分）某在线购物网站的促销活动系统需要根据用户的消费记录和行为，为用户发放优惠券。设计一种数据结构和算法，实现优惠券的精准发放和管理。3、（本题5分）某在线论坛需要对帖子和回复进行管理。帖子和回复以双向链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发布时间顺序输出帖子和回复；（2）将热门帖子置顶；（3）删除某个违规的帖子或回复；（4）统计每个帖子的回复数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）某电商平台的推荐系统需要根据用户的购买历史、浏览记录和收藏夹等信息为用户推荐商品。设计一种数据结构来存储用户行为信息，实现商品的推荐算法，并能够实时更新推荐结果以适应用户兴趣的变化。5、（本题5分）某公司的项目任务分配系统需要对多个项目的任务和员工分配情况进行管理。任务信息包括任务编号、任务描述、负责人、截止日期等，员工信息包括员工编号、姓名、负责任务等。考虑使用线索二叉树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）插入新的任务或员工信息；（2）删除已完成的任务或离职员工信息；（3）按照截止日期对任务进行排序；（4）查找某个员工负责的所有任务。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。四、设计题（本大题共3个小题