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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页张家口学院

《数据结构》2022-2023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30个小题,每小题1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、设计一个基于Zigbee和GPRS的远程无线监测系统,实现数据的远程传输和监控,描述系统的硬件组成和软件流程。2、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。3、设计一个基于模拟积分器的积分型模数转换器(ADC),分析其转换精度和速度。4、运用电子电路知识,设计一个用于电动汽车充电桩的电源模块,提供稳定的直流输出。5、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。6、设计一个电子密码锁电路,要求具有密码设置、密码输入、密码验证和开锁功能,密码长度为6位数字。7、利用传感器技术,设计一个水质监测系统,能够实时检测水中的温度、酸碱度、溶解氧等参数。8、设计一个基于单片机的温度控制系统,能够实时监测环境温度,并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内,要求精度为±1℃,并给出硬件电路设计和软件编程思路。9、在一棵二叉树中,如果度为2的节点有10个,那么度为0的节点数量可能是()A.10B.11C.9D.无法确定10、设计一个基于CAN总线的分布式控制系统,实现多个节点之间的数据通信和协同控制,阐述总线协议和系统架构。11、在数据结构的性能评估中,除了时间复杂度和空间复杂度,还有其他因素需要考虑。假设我们正在评估一个数据结构的性能。以下关于性能评估的描述,哪一项是不准确的?()A.数据结构的实现细节、代码的可读性和可维护性也会影响其在实际应用中的性能B.不同的硬件平台和操作系统可能会对数据结构的性能产生影响C.对于实时性要求高的系统,平均性能比最坏性能更重要D.只需要关注数据结构在理论上的时间复杂度和空间复杂度,实际的运行环境对性能影响不大12、设计一个基于传感器的环境监测系统,能够实时监测温度、湿度、光照强度、PM2.5等环境参数,并通过Wi-Fi将数据上传到云平台。13、假设要开发一个文本编辑软件,需要实现撤销和重做功能,能够记录用户的一系列操作并在需要时进行回退或恢复。为了实现这一功能,以下哪种数据结构是最适合的?()A.环形缓冲区B.栈C.队列D.双端队列14、设计一个锁相环(PLL)频率合成器,输出特定频率的稳定信号,分析其相位噪声和锁定时间。15、设计一个基于光电二极管的光强测量系统,能够测量不同波长的光强,精度达到0.1μW/cm²。16、假设要对一个包含1000个元素的数组进行排序,以下哪种排序算法在平均情况下性能较好?()A.冒泡排序B.选择排序C.插入排序D.快速排序17、二叉搜索树是一种具有特殊性质的二叉树。以下关于二叉搜索树的性质,错误的是()A.左子树上所有节点的值均小于根节点的值B.右子树上所有节点的值均大于根节点的值C.左右子树也是二叉搜索树D.中序遍历二叉搜索树得到的序列是降序的18、设计一个基于FPGA的数字频率合成器,输出频率稳定度优于10^-6,相位噪声低于-100dBc/Hz@1kHz。19、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统,能够实现对多个工位的顺序控制、逻辑控制和故障诊断,提供控制程序和I/O分配表。20、当使用数组实现队列时,为了避免假溢出,通常采用循环队列的方式。假设一个循环队列的容量为10,当前队头指针为3,队尾指针为8。此时入队一个元素后,队尾指针应该指向哪里()A.9B.0C.7D.121、设计一个无线通信模块电路,能够实现短距离无线数据传输,传输距离在100米以内,数据传输速率为1Mbps。22、设计一个无线数据传输系统,采用蓝牙技术实现短距离数据传输,传输速率不低于1Mbps,有效传输距离不小于10米。23、红黑树是另一种平衡二叉搜索树。对于红黑树的性质和优势,以下描述哪一项是不正确的?()A.红黑树的节点要么是红色,要么是黑色,并且通过一些规则保持平衡B.红黑树的插入和删除操作的时间复杂度均为O(logn),相对较为稳定C.红黑树的查找性能不如AVL树,因为其平衡调整不如AVL树严格D.红黑树在实际应用中比AVL树更常见,因为其插入和删除操作引起的调整相对较少24、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25、利用数字逻辑电路设计一个数字时钟分频器,将输入时钟信号分频为不同频率的输出信号。26、设计一个数字信号处理中FFT算法的硬件加速方案,采用FPGA或专用芯片实现,提高运算速度。27、设计一个简单的数字音频解码器,能够解码常见的音频格式如MP3、WAV等,给出硬件设计和解码算法。28、考虑一个在线考试系统,需要存储大量的试题,并能够根据试题的类型、难度等属性进行快速的检索和排序。同时,系统要支持试题的添加、修改和删除操作。在这种情况下,以下哪种数据结构可能是最佳的选择?()A.堆,便于快速排序和获取极值试题B.字典树,适合对字符串类型的试题进行高效存储和检索C.平衡二叉树,保持平衡以提高查找效率D.环形链表,实现试题的循环展示和操作29、设计一个基于运算放大器的差分放大器电路,具有高共模抑制比和低噪声特性。30、设计一个音频功率放大器,要求在一定负载下输出较大功率,且具有良好的音质,提供电路设计和性能测试。二、综合题(本大题共5个小题,共25分)1、(本题5分)一个在线论坛需要存储帖子和回复信息。每个帖子有帖子ID、标题、内容、作者、发布时间等,回复有回复ID、帖子ID、内容、回复者、回复时间。请设计数据结构来管理帖子和回复数据,能够快速查找特定帖子和其回复、按照主题分类、删除违规帖子和回复,并统计每个主题的帖子数量。2、(本题5分)一个学校的教材管理系统需要存储教材的信息,包括教材编号、教材名称、作者、出版社、库存数量、已预订数量等。系统要支持快速查找特定教材、按照库存数量对教材进行排序、新增教材采购、修改预订数量、删除不再使用的教材。请确定恰当的数据结构,并详细阐述算法和代码实现,以及性能优化策略。3、(本题5分)某物流企业的货物跟踪系统需要记录货物的发货地、收货地、运输路径、当前位置、预计到达时间等信息。设计数据结构来实时更新货物运输状态,支持按发货地、收货地等条件进行查询,能够及时处理运输过程中的异常情况。4、(本题5分)一个在线购物车系统需要对用户添加的商品进行管理。商品信息包括商品ID、名称、价格、数量等。购物车以栈和队列的组合形式实现。请设计算法实现以下功能:(1)添加商品到购物车;(2)从购物车中删除指定商品;(3)按照价格从高到低输出购物车中的商品;(4)计算购物车中商品的总价。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、(本题5分)一个在线租房平台需要管理房源信息、租客信息、租赁合同和租金支付等。设计一种数据结构来存储这些信息,支持房源的发布、查找和修改,租客的注册和信息管理,租赁合同的签订和租金支付记录,并能够保障交易的安全和纠纷处理。三、简答题(本大题共5个小题,共25分)1、(本题5分)解释如何在一个有序数组中进行快速插入操作,保持数组的有序性,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)解释如何判断一个图是否为连通图,给出至少两种方法和实现步骤。3、(本题5分)详细解释图的深度优先遍历和广度优先遍历算法的基本思想,分析它们的时间复杂度和空间复杂度。4、(本题5分)对于一个具有n个元素的数组

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