西安建筑科技大学华清学院《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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、设计一个基于数字滤波器的信号去噪系统，分析去噪效果和对原始信号的保真度。2、设计一个用于太阳能路灯的控制器，能够根据光照强度自动控制路灯开关和亮度调节，给出电路原理和控制策略。3、设计一个基于数字逻辑的抢答器系统，能够准确判断多个选手的抢答顺序，并进行显示和报警。4、设计一个基于数字图像处理的车牌识别停车场管理系统，实现车辆的自动识别和出入管理。5、设计一个简单的无线充电系统，输出功率为5W，效率不低于70%，说明系统原理和关键部件。6、运用集成电路知识，设计一款用于智能手机的摄像头图像处理芯片，具备图像增强、降噪和色彩校正功能。7、插入排序也是一种常见的排序算法。以下关于插入排序的叙述，不正确的是：（）A.插入排序将待排序的元素插入到已排序的部分中合适的位置B.插入排序在平均情况下的时间复杂度为O(n^2)C.插入排序是一种不稳定的排序算法D.插入排序对于小规模数据的排序效果较好8、假设在一个实时交通监控系统中，需要不断地接收车辆的位置信息，并快速判断某一区域内车辆的拥堵情况。为了有效地存储和处理这些实时数据，以下哪种数据结构可以提供快速的查询和更新操作？（）A.红黑树B.线段树C.B树D.图9、设计一个智能温度传感器，能够实时测量环境温度并通过无线方式将数据传输到接收端，具备低功耗和高精度的特点。10、设计一个基于FPGA的高速数据采集系统，能够采集高速的模拟或数字信号，给出硬件设计和数据处理方法。11、设计一个电子指南针电路，能够指示方向，精度为±1°，并且具有校准功能。12、考虑队列这种数据结构，它遵循先进先出的原则。假设一个银行需要管理客户的排队等待服务，每个客户按照到达的顺序接受服务。为了有效地组织和管理客户的等待过程，以下关于队列的操作，哪个是最关键的（）A.随机删除队列中的元素B.在队列中间插入新的客户C.读取队列头部的客户信息D.对队列中的元素进行排序13、设计一个数字锁相放大器，能够从强噪声背景中提取微弱信号，给出系统架构和关键技术。14、设计一个基于蓝牙的无线键盘，实现按键输入的无线传输和与计算机的连接，描述硬件和软件设计。15、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16、在数据结构的选择中，需要考虑时间复杂度、空间复杂度和操作的便捷性等因素。以下情况中，优先选择数组而不是链表的是（）A.频繁进行插入和删除操作B.事先不知道数据的规模大小C.需要快速随机访问元素D.内存空间有限17、当使用树结构来存储数据时，平衡二叉树是为了保证树的高度平衡，从而提高查找效率。假设一个平衡二叉树由于插入操作导致失衡，以下哪种调整方法可以恢复平衡（）A.旋转操作B.重新构建整棵树C.忽略失衡，继续进行操作D.以上方法都不行18、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，遵循先进后出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行逆序处理，例如计算表达式的值或者实现函数调用的嵌套。以下哪种应用场景最适合使用栈这种数据结构（）A.按照优先级对任务进行排序B.存储一组无序的整数并进行快速查找C.模拟浏览器的前进和后退功能D.实现一个优先队列19、设计一个基于ZigBee的智能农业监测系统，能够监测土壤温度、湿度、酸碱度等参数，并实现自动灌溉和施肥控制。20、设计一个基于模拟乘法器和运放的有效值测量电路，能够测量交流信号的有效值。21、在一个操作系统的进程调度中，多个进程需要竞争CPU资源，系统根据进程的优先级和等待时间进行调度。以下哪种数据结构可以有效地管理进程的状态和信息？（）A.红黑树，平衡存储进程数据B.链表，简单记录进程顺序C.数组，按固定顺序存储进程D.堆，根据优先级调整进程位置22、设计一个图像处理中的边缘检测算法，并在实际图像上进行测试和优化，分析算法的复杂度和准确性。23、在一个具有n个节点的二叉排序树中，查找一个特定元素的平均时间复杂度为：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)24、考虑一个语音识别系统，需要对语音信号进行实时处理和分析，存储语音片段的特征信息，并能够快速地进行匹配和识别。对于这样的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.循环链表，存储连续的语音片段B.双链表，方便前后双向访问语音数据C.二叉堆，快速获取重要的语音特征D.哈希桶，快速定位特定的语音特征25、设计一个直流无刷电机控制系统，能够实现电机的正反转、调速和位置控制，包括驱动电路和控制策略。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细论述在利用二叉树进行先序线索化的过程中，如何建立线索和遍历线索二叉树，并给出相应的算法步骤和代码示例。2、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如表达式求值、函数调用等，并说明其原理。3、（本题5分）详细阐述如何在一个字符串中进行字符串匹配的模糊搜索。4、（本题5分）解释如何在一个具有n个顶点的图中计算每个顶点的邻居顶点数量。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，对红黑树进行中序遍历，并输出节点的值。2、（本题5分）设计一个基于循环队列的数据结构，实现入队、出队和判断队列是否为空满的操作。3、（本题5分）设计一个程序，在链表中实现节点的排序，要求空间复杂度为O(1)，输出排序后的链表。4、（本题5分）比较AVL树和红黑树在内存管理方面的差异，设计相应的存储策略。5、（本题5分）利用图数据结构设计一个城市公交线路优化系统，考虑客流量和运营成本。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在一个在线旅游行程规划系统中，用户可以自定义旅游行程，包括景点、住宿、交通等安排。设计数据结构来存储用户的行程规划，支持行程的修改、分享和评价，能够根据用户需求提供合理的行程建议和优化方案。2、（本题10分）某电商平台的物流跟踪系统需要记录订单的发货信息、运输路径、当前位置和预计到达时间等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现物流信息的实时更新和查询，能够根据运