西南医科大学《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、假设正在开发一个视频编码系统，需要对视频帧进行压缩和存储，并能够快速地读取和解码。在这种情况下，以下哪种数据结构可能对视频数据的组织和处理最有帮助？（）A.树状数组，优化数据的存储和访问B.跳表，支持快速的帧查找和操作C.链表，顺序存储视频帧数据D.数组，直接映射视频帧的存储位置2、设计一个数字图像处理中图像特征提取和分类系统，分析特征的有效性和分类准确率。3、设计一个数字频率计电路，能够测量输入信号的频率，测量范围为1Hz到1MHz，精度为±1Hz。4、设计一个锂电池充电管理电路，能够实现恒流恒压充电，具有过温、过流保护功能，描述电路原理和芯片选型。5、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。6、设计一个4G通信模块的接口电路，能够实现与微处理器的通信，详细说明硬件连接和通信协议。7、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。在堆的操作中，以下描述错误的是（）A.大根堆中，根节点的值大于其左右子节点的值B.小根堆中，根节点的值小于其左右子节点的值C.可以通过堆排序算法对数组进行排序D.堆的插入和删除操作时间复杂度为O(n)8、设计一个高通椭圆滤波器电路，截止频率为500Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于50dB，输入信号频率范围为0-1kHz。9、在图的应用中，最小生成树是一个重要的概念。关于最小生成树的算法，以下说法错误的是（）A.Prim算法和Kruskal算法都可以用于求解最小生成树B.Prim算法从一个顶点开始，逐步扩展生成树C.Kruskal算法按照边的权值从小到大选择边来构建生成树D.最小生成树是唯一的，无论使用哪种算法得到的结果都相同10、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频处理系统，能够实现音频滤波、降噪和均衡等功能，提供算法实现和代码优化思路。11、设计一个基于Zigbee和蓝牙的融合通信系统，实现不同设备之间的无缝通信，描述系统的硬件架构和通信协议。12、运用通信网络技术，设计一个企业内部局域网，满足多台计算机之间的高速数据传输和资源共享需求。13、二分查找是一种效率较高的查找算法。以下关于二分查找的条件，错误的是：（）A.数组必须是有序的B.每次查找都能将查找范围缩小一半C.二分查找适用于任何类型的数据D.二分查找的时间复杂度为O(logn)14、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。15、设计一个无线通信中的毫米波通信系统，考虑波束成形和信道估计等关键技术。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细论述在利用哈希表存储整数数据时，如何确定哈希表的大小，以及如何处理哈希冲突以提高存储和查找效率。2、（本题5分）解释如何在一个带权无向图中计算所有顶点对之间的最大权值路径。3、（本题5分）详细阐述如何将一个有序链表转换为平衡二叉搜索树，给出具体的算法步骤。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某银行的账户管理系统需要对客户的账户信息进行高效处理。账户信息包括账户编号、客户姓名、余额、交易记录等。考虑使用AVL树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）开户，插入新账户信息；（2）销户，删除指定账户信息；（3）查询账户余额；（4）按照交易金额对账户进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）在一个在线考试系统中，需要管理考试科目、试题、考生答案和成绩等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现考试科目的添加、删除、查找和修改，试题的录入和更新，考生答案的存储和成绩的计算，并能够快速查询考生的成绩和排名。3、（本题5分）一个大型数据库系统需要对数据进行快速检索和排序。数据以红黑树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）插入一条新的数据记录；（2）删除一条指定的数据记录；（3）按照某个字段对数据进行排序并输出；（4）查找某个范围内的数据记录。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）一个在线购物车系统需要管理商品信息，包括商品编号、商品名称、商品数量、商品单价、总价等。系统要能够快速计算购物车总价、按照商品单价对商品进行排序、添加商品、修改商品数量、删除商品。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。5、（本题5分）假设一个社交平台的活动组织系统需要记录活动信息、参与者信息和活动流程。活动信息包括活动ID、活动名称、组织者ID、活动时间、活动地点，参与者信息包括参与者ID、活动ID、报名时间，活动流程包括流程ID、活动ID、流程描述、时间安排。请设计数据结构来管理活动数据，实现活动的创建、参与者管理、流程跟踪，并生成活动总结报告。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个程序，使用二叉搜索树存储学生的考试成绩，能够快速查