浙江传媒学院《数据结构》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页浙江传媒学院

《数据结构》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、在树型数据结构中，二叉树是一种重要的类型。关于二叉树的性质，以下正确的是：（）A.一棵深度为k的满二叉树，其节点总数为2^k-1B.二叉树的中序遍历结果是节点值的升序排列（假设节点值为整数）C.任何一棵二叉树，其叶子节点数一定等于度为2的节点数加1D.二叉树的前序遍历和后序遍历结果一定不同2、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。3、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。在最大堆中，以下说法错误的是（）A.父节点的值大于等于子节点的值B.可以通过堆排序实现升序排列C.插入和删除元素的时间复杂度均为O(logn)D.堆一定是完全二叉树4、设计一个用于工业机器人的运动控制系统，能够实现点位控制、轨迹规划和速度控制，说明控制算法和驱动器选型。5、设计一个基于运算放大器的仪表放大器电路，具有高共模抑制比和高输入阻抗，给出电路结构和参数计算。6、根据数字信号处理理论，设计一个音频频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱分布。7、在一个实时操作系统中，任务调度是一个关键问题，需要根据任务的优先级、截止时间等因素进行快速的调度决策。以下哪种数据结构和算法常用于实时任务调度？（）A.优先级队列和调度算法B.栈和后进先出调度C.队列和先进先出调度D.集合和随机调度8、假设要实现一个字典数据结构，支持快速的插入、删除和查找操作，并且能够存储大量的数据。以下哪种实现方式可能是最优的？（）A.基于链表的实现B.基于数组的实现C.基于哈希表的实现D.基于树的实现9、设计一个数字滤波器的硬件实现电路，如FIR滤波器，满足特定的滤波性能指标，进行电路的调试和优化。10、设计一个音频放大器扩展电路，能够增加放大器的输出功率和音质，并且具有失真检测功能。11、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12、设计一个基于FPGA的图像旋转系统，能够对输入图像进行90度、180度和270度旋转，说明算法和硬件实现。13、根据通信原理，设计一个卫星通信地面站的天线跟踪控制系统，确保天线始终对准卫星。14、在选择合适的数据结构时，需要考虑多种因素。以下关于数据结构选择的考虑因素，哪一项是不正确的？（）A.数据的规模和操作的频繁程度会影响数据结构的选择B.对数据的访问方式（如随机访问、顺序访问）也是选择的重要因素C.空间效率通常比时间效率更重要，应优先考虑节省存储空间D.数据结构的可扩展性和灵活性在某些情况下也需要纳入考虑15、设计一个基于模拟滤波器和数字滤波器的组合滤波系统，有效滤除复杂噪声。16、设计一个基于锁相环的频率合成器电路，输出频率范围为100kHz-1GHz，频率分辨率不大于1kHz，相位噪声小于-100dBc/Hz@1kHz偏移。17、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18、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。19、数据结构是计算机存储、组织数据的方式，对算法的效率和程序的性能有着重要影响。以下关于数据结构的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据结构可以分为线性结构和非线性结构，如数组、链表属于线性结构，而树和图属于非线性结构B.选择合适的数据结构取决于具体的应用场景和操作需求，例如频繁的插入和删除操作可能更适合使用链表C.数据结构的设计目标通常包括节省存储空间、提高操作效率和便于数据的管理与维护D.数据结构一旦确定，就不能根据实际情况进行修改和优化，否则会导致程序出现严重错误20、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。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）论述在二叉树的遍历中，如何利用线索二叉树优化遍历效率。2、（本题5分）详细论述在利用堆进行排序的过程中，如何将一个无序数组构建成堆，并给出具体的算法步骤和代码实现。3、（本题5分）比较堆排序和冒泡排序在稳定性上的差异，并说明原因。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，使用双向链表存储员工信息（包括工号、姓名、工资），实现节点的插入和删除操作。2、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线游戏的副本通关记录信息，支持通关时间和成绩的统计。3、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有由数字组成的子串。4、（本题5分）设计一个数据结构和算法，模拟一个健身房的会员卡类型管理系统，包括年卡、月卡、季卡等。5、（本题5分）设计一个算法，利用二叉树结构实现对一组整数的快速插入和删除，同时保持树的平衡。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个在线图书馆的书籍借阅系统需要对书籍的借阅情况和读者信息进行管理。书籍信息包括书籍编号、书名、作者、借阅状态等，读者信息包括读者编号、姓名、借阅记录等。这些信息以并查集的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）读者借阅书籍；（2）读者归还书籍；（3）查询某本书是否可借；（4）统计某读者的借阅次数。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10