宜宾学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《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、设计一个基于ARM的工业自动化控制系统，实现对生产设备的监控和控制，描述系统架构和软件界面。2、设计一个基于555定时器的三角波发生器，输出频率在10Hz至100Hz连续可调，说明电路原理和元件选择。3、在一个大顶堆中，若父节点的索引为i，则其左子节点的索引为？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/24、队列也是一种常见的线性表，具有特定的特性。关于队列的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.队列遵循先进先出（FIFO）的原则，插入在队尾，删除在队头B.循环队列可以有效地解决普通队列可能出现的假溢出问题C.队列的入队和出队操作的时间复杂度均为O(n)，其中n为队列的长度D.队列在计算机操作系统的作业调度、消息缓冲等方面有广泛应用5、设计一个数字电路中的可编程逻辑阵列（PLA）实现逻辑函数的方案，分析资源利用率。6、运用集成电路设计流程，设计一款用于智能手机的音频编解码器芯片，支持多种音频格式的解码和编码。7、设计一个数字通信系统中的扰码生成和解扰电路，分析扰码对信号频谱的影响。8、设计一个图像处理中的颜色空间转换模块，能够在不同颜色模型之间进行准确转换，进行误差分析。9、在一个实时交通监控系统中，需要快速更新道路的拥堵状态，并能够查询某条道路的当前状态。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉平衡树，能够保持平衡，查找和更新效率较高，但结构较复杂B.跳表，通过多层索引提高查找和更新效率，实现相对简单C.线段树，常用于区间查询和更新，但对于单个元素的操作相对复杂D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较好的性能10、设计一个基于FPGA的视频流处理系统，能够实现视频的压缩、传输和显示，阐述硬件设计和视频处理算法。11、树的存储方式有多种，如双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假设要快速找到一个节点的父节点，以下哪种存储方式可能最为合适？（）A.双亲表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同12、利用数字电路技术，设计一个智能路灯控制系统，根据环境光线和交通流量自动调节路灯的亮度。13、利用数字电路技术，设计一个智能停车场管理系统，实现车辆的自动识别、车位引导和收费管理。14、设计一个基于运算放大器的音频放大器电路，要求输入阻抗不小于10kΩ，输出功率不小于10W，总谐波失真小于1%。15、利用电力电子技术设计一个电动汽车电池管理系统，实现电池状态监测和充放电控制。16、设计一个温度传感器网络远程监控与预警电路，能够通过互联网远程监控温度传感器网络的工作状态，当温度异常时发出预警信号。17、设计一个数字音频处理中的音频水印嵌入和提取系统，分析水印的鲁棒性和不可感知性。18、设计一个红外遥控系统，能够通过遥控器对设备进行开、关、音量调节等操作，遥控距离不小于5米。19、设计一个数字电压表，能够测量直流电压和交流电压，精度和量程满足一定要求，提供电路设计和误差分析。20、假设在一个资源分配系统中，有多个资源请求同时到达，系统需要根据资源的可用性和请求的优先级进行分配。为了有效地管理资源和请求，以下哪种数据结构可以帮助实现高效的分配策略？（）A.集合B.映射C.链表集合D.树状数组二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明树和图的区别与联系，举例说明树在计算机科学中的应用和图在解决实际问题中的优势。2、（本题5分）解释如何在一个具有n个元素的链表中，使用归并排序算法进行排序，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）详细说明如何在一个有向图中进行拓扑排序的并行算法，给出算法步骤和实现代码，并分析其性能优势。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）以哈希表为基础，设计一个在线投票系统，能够快速统计投票结果。2、（本题5分）设计一个程序，使用Dijkstra算法求解给定有向图中某一顶点到其他顶点的最短路径，输出路径和距离。3、（本题5分）设计一个红黑树，实现插入、删除和查找操作，并保证红黑树的性质始终成立。4、（本题5分）设计一个程序，使用图的数据结构表示旅游景点地图，实现景点之间的最短路径查找和推荐功能。5、（本题5分）设计一个基于链表的数据结构，用于存储学生的信息（学号、姓名、成绩），实现添加、删除、查找和修改学生信息的功能。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个在线游戏的排行榜系统需要记录玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。请设计数据结构来实现排行榜