中南民族大学《数据结构》2022-2023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页中南民族大学

《数据结构》2022-2023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1分，共20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、设计一个基于霍尔传感器的电机转速测量系统，能够准确测量电机的转速，并将转速数据实时显示。2、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动控制、轨迹规划和任务执行。3、设计一个基于Wi-Fi6的无线局域网（WLAN）系统，实现高速稳定的网络连接，给出系统组成和关键技术。4、设计一个太阳能路灯控制器智能调光与节能电路，能够根据环境光照强度和交通流量自动调节路灯亮度，实现节能的同时保证照明效果。5、设计一个基于单片机的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能场景切换功能。6、设计一个用于工业传感器的信号调理电路，将传感器输出的小信号转换为标准电压或电流信号，给出电路设计和精度分析。7、在数据结构中，查找操作是常见的需求。以下关于顺序查找的描述，不正确的是（）A.从数组或链表的开头依次比较每个元素，直到找到目标元素或遍历完整个数据结构B.顺序查找适用于无序的数据结构，时间复杂度为O(n)C.顺序查找在任何情况下都不是一种有效的查找方法D.顺序查找的实现简单，但效率较低8、设计一个太阳能充电控制器，能够对太阳能电池板的输出进行控制和管理，实现对蓄电池的有效充电，包括电路设计和控制策略。9、设计一个基于音频功率放大器的家庭影院音响系统，具备环绕声效果和低音增强功能。10、设计一个基于无线通信技术的智能水质监测浮标系统，能够实时监测水域的水质参数并远程传输。11、假设要实现一个可以动态调整大小的有序数据结构，并且支持高效的插入、删除和查找操作，以下哪种数据结构可能是最合适的？（）A.平衡二叉搜索树，如AVL树或红黑树，能保持平衡，操作效率高B.链表，插入和删除方便，但查找效率低C.数组，动态调整大小复杂，且插入和删除操作可能导致大量元素移动D.栈，不符合有序和动态调整的要求12、利用模拟电路技术，设计一个用于医疗设备的直流稳压电源电路，提供稳定的低噪声电源。13、设计一个太阳能充电器电路，能够将太阳能转换为电能，为手机、平板电脑等设备充电，输出电压为5V。14、设计一个基于数字滤波器和单片机的电机噪声抑制系统，降低电机运行时的噪声。15、设计一个基于数字锁相环的时钟同步系统，能够使多个设备的时钟保持同步，分析其同步精度和稳定性。16、设计一个用于工业自动化的视觉检测系统，能够检测产品的缺陷和尺寸，说明系统硬件组成和图像处理算法。17、队列也是一种特殊的线性表，与栈的操作原则不同。以下关于队列的描述，错误的是：（）A.队列遵循先进先出（FIFO）原则，即最先入队的元素最先出队B.环形队列可以有效地解决顺序队列中假溢出的问题，提高存储空间的利用率C.队列在任务调度、消息传递、缓冲区管理等方面有重要作用D.队列的插入和删除操作只能在队头和队尾进行，不能在队列中间进行，且其操作效率总是低于栈18、运用通信网络原理，设计一个物流配送中心的货物跟踪系统的网络方案，实时掌握货物位置和状态。19、设计一个高通滤波器电路，截止频率为500Hz，通带波纹小于0.5dB，阻带衰减不小于30dB，输入信号频率范围为0-1kHz。20、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，说明系统架构和通信协议转换。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）比较插入排序和归并排序在空间复杂度上的优劣。2、（本题5分）解释什么是伸展树，并说明其在动态查找中的优势。3、（本题5分）深入分析在具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用克鲁斯卡尔（Kruskal）算法判断图是否连通，并说明其实现原理。4、（本题5分）解释并查集中路径压缩的原理和作用，并说明如何实现路径压缩优化。5、（本题5分）论述在图的遍历中，如何使用标记数组避免重复访问节点，以及其实现的原理。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）研究跳表在数据动态更新频繁情况下的性能优化策略，并实验验证。2、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现插入排序算法，输入一组数据进行排序并展示过程和结果。3、（本题5分）设计一个程序，对一个二叉搜索树进行删除操作后，重建其平衡。4、（本题5分）以哈希表为基础，设计一个在线购物网站用户购物偏好分析系统，能够根据用户的购买历史分析偏好。5、（本题5分）使用栈结构设计一个程序，实现中缀表达式到前缀表达式的转换。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某学校的图书馆管理系统需要记录大量的图书信息，包括图书编号、书名、作者、出版社、出版年份、馆藏数量、借阅状态等。请为该系统设计数据结构，能够快速查找特定图书、按作者或出版社分类查询、统计热门图书，并支持新书的入库和旧书的删除操作。2、（本题10分）某物流仓库需要对货物的存储位置和出入库记录进行管理。货物信息和位置以图的邻接矩阵形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查找某类货物的存储位置；（2）记录货物的出入库时间和数量；（3）当仓库布局调整时，更新货物的存储位置；（4）统计某种货物在一段时间内的出入库总量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10分）一个在线游戏的组队系统需要对玩家的组队信息进行管理。组队信息