长沙理工大学城南学院《数据结构B》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、考虑用数据结构来实现一个字典功能，要求能够快速插入、删除和查找元素。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.红黑树B.跳表C.堆D.以上数据结构都可以2、在一个字符串处理程序中，需要快速判断一个字符串是否是另一个字符串的子串。以下哪种算法和数据结构的组合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用数组存储字符串B.KMP算法，基于有限自动机原理C.哈希算法，将字符串映射为哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找3、设计一个数字时钟电路，能够准确显示时、分、秒，具有校时功能，并使用数码管或液晶显示屏进行显示，提供详细的电路原理图和程序代码。4、在一个具有n个元素的顺序表中，若要在第i个位置（1<=i<=n+1）插入一个新元素，以下哪种操作的时间复杂度最高？（）A.移动插入位置之后的所有元素B.查找插入位置C.分配新的存储空间D.更新表的长度5、设计一个基于光电传感器的物体计数系统，能够准确计数通过检测区域的物体数量。6、设计一个数字通信系统中的均衡器，能够自适应地补偿信道失真，测试均衡效果和收敛速度。7、设计一个基于光电传感器的自动照明控制系统，能够根据环境光线强度自动调节灯光亮度，实现节能和舒适的照明效果。8、图在实际应用中有着多种用途。以下关于图的应用场景的描述，错误的是：（）A.图可以用于表示社交网络中的人际关系B.图可以用于交通网络的路径规划C.图可以用于表示计算机网络中的连接关系D.图只能用于表示简单的线性关系9、设计一个基于FPGA的数字信号加密传输系统，保障数据在传输过程中的安全性。10、使用单片机设计一个智能火灾报警系统，能够检测火灾迹象并及时发出警报和通知相关人员。11、设计一个简单的图像采集与处理系统，能够使用摄像头采集图像，并进行灰度化、二值化等基本处理，展示系统的硬件组成和软件算法。12、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。13、利用电力电子技术设计一个风力发电系统的功率变换器，实现电能的稳定输出和并网。14、设计一个数字电路中的计数器扩展方案，实现更高进制的计数功能，进行功能验证和性能测试。15、设计一个基于FPGA的CAN总线通信控制器，实现数据的收发和错误处理，给出硬件描述和测试方案。16、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.217、设计一个太阳能路灯控制器智能管理与节能优化电路，能够实现路灯的智能管理和节能优化，提高能源利用效率。18、根据数字信号处理理论，设计一个图像去模糊系统，能够恢复模糊图像的清晰细节。19、设计一个数字图像处理系统，能够对输入的图像进行灰度化、二值化、边缘检测等基本操作，并显示处理后的结果。20、设计一个太阳能热水器控制器节能优化电路，能够根据天气情况和用户需求自动优化热水器的工作状态，实现节能优化。21、设计一个基于PLC的风机控制系统，能够根据环境温度和压力自动调节风机的转速，实现节能运行。22、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。23、根据传感器原理，设计一个用于智能农业的土壤肥力检测系统，能够快速检测土壤中的氮、磷、钾等养分含量。24、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。25、在一个需要快速判断两个字符串是否具有相同字符集合的场景中，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.利用哈希表统计每个字符串中字符的出现次数，然后比较B.对字符串进行排序，然后比较排序后的结果C.使用树存储字符串的字符，然后进行比较D.通过栈对字符串进行处理和比较26、设计一个程控滤波器，带宽和中心频率可程控调节，给出电路实现和控制逻辑。27、假设正在设计一个数据库的索引结构，需要支持快速的等值查询、范围查询和排序操作。在这种情况下，以下哪种索引结构可能是最优的选择？（）A.B树索引，平衡树结构，适用于多种查询B.哈希索引，快速等值查询，但不支持范围查询C.位图索引，适合处理布尔值属性的查询D.全文索引，用于文本内容的搜索28、想象一个游戏中的怪物刷新系统，怪物需要在不同的地点按照一定的时间间隔刷新。需要一种数据结构来管理怪物的刷新时间和地点信息，并能够快速判断下一个即将刷新的怪物。以下哪种数据结构可能最合适？（）A.堆，特别是最小堆，能够快速获取最小的刷新时间B.链表，便于插入和删除，但查找最小时间效率低C.数组，存储固定数量的怪物信息，不便于动态管理刷新D.树，结构复杂，对于简单的刷新管理可能过于复杂29、设计一个基于AD9854的直接数字频率合成器（DDS），输出频率范围为1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，给出硬件设计和控制程序。30、设计一个简单的无线数据传输系统，工作频率在ISM频段，传输距离不小于100米，数据传输速率不低于1Mbps，说明系统组成和关键技术。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个大型企业的人力资源管理系统中，需要存储员工的信息，包括员工编号、姓名、部门、职位、工资、绩效评估等。设计数据结构来管理员工数据，能够快速查找特定员工、按部门或职位分类、更新员工信息，并计算部门的平均工资。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）某学校的社团管理系统需要管理社团信息、成员信息、活动安排和经费使用等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现社团的创建、注销和信息修改，成员的加入、退出和管理，活动的组织和记录，以及经费的收支和统计，并能够评估社团的活跃度和发展情况。4、（本题5分）一个在线点餐外卖系统需要管理餐厅信息、菜品信息、用户订单、配送信息等。设计数据结构来实现餐厅和菜品的添加、删除、修改，用户订单的处理和配送状态的跟踪，能够优化配送路线和提高订单处理效率。5、（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。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析在数据结构中，如何利用堆进行Top-K问题的求解。2、（本题5分）论述在选择排序中，每一轮选择最小元素的过程以及其时间复杂度。3、（本题5分）论述伸展树在元素插入后的调整过程和时间复杂度分析。4、（本题5分）论述在有向图中，如何判断是否存在回路，