信阳师范大学《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页信阳师范大学

《数据结构》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20个小题，每小题2分，共40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、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作具有特定的限制。以下关于栈的描述，正确的是：（）A.栈的插入和删除操作只能在表的一端进行，按照后进先出的原则B.栈可以在表的任意位置进行插入和删除操作，操作灵活C.栈的存储空间可以是不连续的，通过指针来连接各个元素D.栈的元素存储顺序和取出顺序没有必然联系，取决于操作的随机性2、在一个大小为n的数组中，使用二分查找算法查找一个特定元素，其时间复杂度为？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)3、设计一个基于FPGA的图像锐化系统，能够增强图像的边缘和细节，说明算法和硬件实现。4、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的语音信号处理系统，能够实现语音降噪、回声消除等功能。5、在一个数据库系统的缓冲区管理中，需要有效地存储和替换缓冲区内的数据页，以提高数据库的访问性能。以下哪种数据结构和算法常用于缓冲区的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和链表B.FIFO（先进先出）算法和队列C.MRU（最近最多使用）算法和栈D.Random（随机）算法和数组6、在一个图像识别系统中，需要对大量的图像特征向量进行聚类分析。以下哪种数据结构和算法常用于实现图像特征的聚类？（）A.K-Means算法结合链表B.层次聚类算法和二叉树C.密度聚类算法和数组D.以上算法和数据结构都可能用到，取决于具体需求7、设计一个高速数据采集系统，采样率达到50MSa/s，分辨率为12位，存储深度为1MB，说明硬件选型和软件驱动编写。8、设计一个基于编码器和驱动器的伺服电机控制系统，实现高精度的位置和速度控制。9、利用数字逻辑电路设计一个数字电压表，能够测量直流电压并以数字形式显示，给出测量精度和量程。10、假设在一个算法竞赛中，需要在有限的时间内解决一个涉及大量数据处理和复杂逻辑的问题。在选择数据结构时，以下哪个因素通常是最关键的考虑因素？（）A.空间复杂度B.时间复杂度C.代码实现的难度D.数据结构的通用性11、队列也是一种常见的数据结构，遵循先进先出的原则。在计算机系统中，很多地方都会用到队列，比如打印机的任务队列、操作系统的进程调度队列等。假设有一个队列，初始为空，然后依次进行入队操作：1、2、3、4。现在要进行两次出队操作，那么出队的元素依次是：（）A.1、2B.2、3C.1、3D.3、412、设计一个直流稳压电源电路，输出电压为5V、12V和24V可选，最大输出电流为2A。13、设计一个卫星导航系统中的多星座融合定位算法，评估定位精度的提升效果。14、设计一个蓝牙音频传输系统，能够实现高质量的音频无线传输，距离不小于10米，详细描述系统方案和编码算法。15、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。16、设计一个液晶显示技术中的视角扩展光学系统，分析视角扩展效果和图像质量。17、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够实时测量电机的转速，精度达到1rpm。18、设计一个音频放大器，采用T类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于50W，给出电路设计和电源管理。19、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的应用，说法不正确的是（）A.可以将中缀表达式转换为后缀表达式，然后利用栈进行求值B.栈可以保存操作数和运算符，按照运算规则进行计算C.对于复杂的表达式，栈的使用可以简化求值过程D.栈在表达式求值中只能用于中缀表达式，不能用于后缀表达式20、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。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在一个具有n个顶点的无向连通图中，阐述如何使用普里姆算法和克鲁斯卡尔算法构建最小生成树，比较两种算法的思路和时间复杂度。2、（本题5分）比较插入排序和希尔排序在初始有序程度不同的情况下的性能差异。3、（本题5分）详细说明堆的性质（大根堆、小根堆），以及如何进行堆的构建、插入和删除操作。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，使用图的数据结构表示物流配送网络中的车辆调度，实现车辆的最优路径和任务分配功能。2、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现冒泡排序算法，输入一组数据进行排序并展示过程和结果。3、（本题5分）设计一个算法，在一个无向图中找出所有的团。4、（本题5分）设计一个基于线段树的存储结构来存储股票的日交易数据，实现数据的区间统计和更新操作。5、（本题5分）设计一个算法，利用哈希表存储音乐的风格和歌手，实现歌手的快速查找和风格统计。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）某在线音乐平台的歌曲管理系统需要存储歌曲信息，如歌曲编号、歌曲名称、歌手、专辑、播放次数等。系统要实现快速查找特定歌曲、按照播放次数对歌曲进行排序、新增歌曲、删除歌曲以及更新歌曲的播放次数。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。2、（本题10分）