长春工业大学人文信息学院《数据结构》2022-2023学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页长春工业大学人文信息学院《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51单片机的智能安防系统，能够检测门窗的开关状态、人体红外信号，并通过GSM模块发送报警短信。2、设计一个基于单片机的智能车库门控制系统，能够实现车库门的自动开关、远程控制和防夹保护功能。3、设计一个具有自动增益控制和动态范围压缩功能的音频处理系统，提高音频质量，给出系统设计和性能评估。4、使用集成电路设计一个ADC转换器，给出转换精度、速度和功耗等性能指标，并进行电路实现。5、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹识别、密码输入或刷卡方式进行身份验证，控制门的开关。6、设计一个简单的数字存储示波器，能够采集和显示输入信号的波形，包括硬件采集电路和软件显示界面的设计。7、以下哪种数据结构最适合用于实现LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈8、想象一个需要存储大量学生成绩数据，并能够快速找出最高成绩和最低成绩的应用场景。同时，还需要支持成绩的插入和更新操作。在这种情况下，以下哪种数据结构可能最为合适？（）A.二叉搜索树，能快速查找、插入和删除元素，但平衡情况影响性能B.堆，特别是最大堆和最小堆，能快速获取最大或最小元素，插入和更新操作相对复杂C.哈希表，查找特定成绩效率高，但不便于直接找出最大和最小成绩D.红黑树，自平衡的二叉搜索树，保证了较高的查找和插入效率9、设计一个电子血压计扩展电路，能够增加血压计的测量功能和精度，并且具有数据传输和分析功能。10、设计一个基于LoRa技术的远程无线数据传输系统，实现远距离的数据通信，描述系统的硬件组成和软件协议。11、设计一个高频振荡器电路，工作频率在50MHz以上，输出稳定的正弦波信号，给出电路结构和调试要点。12、堆排序是基于二叉堆数据结构的排序算法。假设我们正在使用堆排序对数组进行排序。以下关于堆排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.堆排序首先将数组构建成一个最大堆或最小堆，然后逐步取出堆顶元素并调整堆B.堆排序的时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(1)C.堆排序在排序过程中不需要额外的辅助空间，是一种原地排序算法D.堆排序适用于对大规模数据进行排序，但在数据量较小时性能不如其他排序算法13、设计一个通信系统中的卷积编码和解码电路，分析其纠错性能和对系统误码率的改善效果。14、设计一个数字通信中的码间干扰补偿电路，分析补偿效果和对系统性能的影响。15、设计一个计算机网络中的小型路由器，实现不同网段之间的数据转发功能，配置相关路由协议。16、在数据结构的排序算法中，归并排序是一种稳定的排序方法。假设我们正在使用归并排序对数组进行排序。以下关于归并排序的描述，哪一项是不准确的？（）A.归并排序的基本思想是将数组分成两半，分别排序后再合并B.归并排序的时间复杂度在任何情况下都是O(nlogn)C.归并排序在合并过程中需要额外的辅助空间，其空间复杂度为O(n)D.归并排序是一种原地排序算法，不需要额外的存储空间17、运用集成电路工艺，设计一款用于无人机的飞行控制芯片，具备稳定的姿态控制和导航功能。18、设计一个基于数字电位器和滤波器的音频均衡调节系统，实现对音频各频段的灵活均衡调节。19、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。20、设计一个高速数据采集卡，采样率达到200MSa/s，分辨率为14位，输入范围为±10V，说明硬件选型和驱动开发。21、利用射频技术设计一个无线传感器节点，能够采集环境数据并通过无线方式传输，给出节点的硬件设计和功耗分析。22、设计一个通信系统中均衡器收敛速度和失调的优化方案，分析对系统性能的改善。23、快速排序是一种高效的排序算法，它采用分治的思想。在快速排序中，选择一个基准元素，将数组分为两部分，使得左边部分的元素都小于等于基准元素，右边部分的元素都大于等于基准元素。以下关于快速排序的描述，错误的是：（）A.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)B.快速排序是一种稳定的排序算法C.快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn)D.快速排序的空间复杂度为O(logn)24、在一个循环队列中，队头指针指向队头元素的前一个位置，队尾指针指向队尾元素。假设队列的最大容量为10，当前队头指针为5，队尾指针为8。此时，如果进行入队操作，新元素应该存储在哪个位置？（）A.9B.0C.8D.725、在一个需要对一组数据进行去重操作的场景中，以下哪种数据结构可以有效地实现这个功能？（）A.集合，自动去除重复元素B.数组，需要额外的算法进行去重C.链表，去重操作复杂且效率低D.栈，不适合进行去重操作26、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的说法，错误的是（）A.采用分治的思想B.平均时间复杂度为O(nlogn)C.最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但概率较小D.是一种稳定的排序算法27、利用数字逻辑电路设计一个计数器和定时器，实现计数和定时功能，并可设置不同的工作模式。28、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的5G专网方案，满足工业生产中对低延迟、高可靠通信的需求。29、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新30、设计一个基于触摸屏的人机交互界面，用于控制和显示一个电子设备的工作状态和参数。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。2、（本题5分）某高校的课程管理系统需要对课程的选课信息进行处理。选课信息包括课程编号、课程名称、授课教师、选课学生名单等。这些信息以队列和栈的组合形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照选课先后顺序输出选课学生名单；（2）撤销某个学生的选课；（3）统计每门课程的选课人数；（4）调整选课顺序，将优先选课的学生排在前面。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）一个大型企业的人力资源管理系统需要存储员工的基本信息、工作经历、培训记录和绩效考核等。设计数据结构来组织这些数据，以便能够快速地查询员工信息、生成各类报表，并支持员工信息的更新和删除操作。4、（本题5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，能够根据运输情况及时调整预计到达时间，并为用户提供准确的物流跟踪服务。5、（本题5分）某在线招聘平台需要管理企业的招聘信息、求职者简历和面试安排。设计合适的数据结构和算法，实现高效的人才匹配和招聘流程管理。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个用哈希表存储的整数对集合，解释如何设计哈希函数和处理冲突，给出具体的示例和代码。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的链表中，如何删除指定位置的节点，并给出具体的算法步骤和代码实现。3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的节点值之和问题、树的坡度问题中的应用。4、（本题5分）请详细阐述在一个具有n个元素的顺序表中，如何实现插入一