重庆交通大学《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、基于通信中的编码调制技术设计一个高效的数字通信系统，提高频谱利用率和传输速率。2、在树的遍历中，先序遍历、中序遍历和后序遍历可以得到不同的节点访问顺序。以下关于这三种遍历方式的应用场景，描述错误的是（）A.先序遍历常用于创建二叉树的副本B.中序遍历常用于对二叉搜索树进行排序操作C.后序遍历常用于计算二叉树中节点的数量D.这三种遍历方式的应用场景是固定的，不能相互替代3、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。4、在数据结构的递归操作中，需要注意递归的终止条件和栈空间的使用。假设我们正在使用递归解决一个问题。以下关于递归的描述，哪一项是不准确的？（）A.递归函数必须有明确的终止条件，否则会导致无限递归B.递归调用会使用系统的栈空间来保存中间结果和返回地址C.对于一些问题，使用迭代实现比递归实现效率更高D.递归总是比迭代更容易理解和实现，应该优先使用递归5、设计一个简单的无线传感器网络的网关设备，实现传感器节点数据的汇聚和转发，描述网关的硬件结构和软件功能。6、设计一个基于模拟比较器的电压监测系统，当输入电压超过设定的上下限时进行报警。7、设计一个基于压力传感器和单片机的液位测量系统，实时监测容器内的液位高度。8、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。9、哈希表是一种用于快速查找的数据结构，通过哈希函数将关键字映射到表中的位置。假设使用一个简单的哈希函数h(key)=key%10来存储一系列整数：12、22、32、42、52。如果发生了哈希冲突，采用链地址法来解决。那么查找值为32时，平均比较次数大概是多少？（）A.1B.2C.3D.410、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，支持在线参数调整和实时滤波，给出硬件设计和滤波算法优化。11、设计一个基于Arduino的智能温室控制系统，能够自动调节温室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，为植物生长提供最佳环境。12、考虑用数据结构来实现一个表达式求值的算法，例如计算中缀表达式的值。以下哪种数据结构组合可能是最有效的（）A.栈和队列B.栈和二叉树C.队列和哈希表D.栈和链表13、设计一个数字电压表电流表电路，能够同时测量直流电压和电流，电压测量范围为0V到100V，电流测量范围为0A到1A，精度为±0.1V和±0.01A。14、设计一个简单的工业机器人运动控制系统，实现机器人的轨迹规划和运动控制，阐述系统的控制算法和硬件实现。15、设计一个基于蓝牙低功耗技术的智能血压计，能够准确测量血压，并将数据传输到手机APP进行分析和存储。16、设计一个基于ARM的嵌入式图像识别系统，能够对特定目标进行识别和分类，阐述系统的硬件架构和算法实现。17、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树18、假设要实现一个可以快速查找前K个最大值的算法，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.最大堆，每次取出堆顶元素即为最大值B.最小堆，维护一个大小为K的堆，堆顶为第K大的值C.二叉搜索树，遍历获取最大值，效率较低D.链表，查找最大值操作复杂19、利用电力电子技术设计一个三相交流逆变器，将直流电转换为三相交流电，用于驱动电机等负载。20、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n21、利用电力电子技术设计一个电动汽车充电桩的功率模块，实现高效充电和电能转换。22、设计一个用于医疗监护仪的生理信号处理电路，如心电、血压等，给出电路设计和干扰抑制措施。23、根据传感器技术，设计一个用于室内空气质量监测的气体传感器系统，能够检测甲醛、苯等有害气体浓度。24、设计一个高频射频放大器电路，工作频率在5GHz，增益大于20dB，给出电路结构和稳定性分析。25、图是一种复杂的数据结构，包含顶点和边。假设存在一个无向图，顶点分别为A、B、C、D、E，边的集合为{(A,B),(A,C),(B,D),(C,D),(D,E)}。使用深度优先搜索算法从顶点A开始遍历，以下哪个遍历顺序是可能的？（）A.A-B-C-D-EB.A-C-B-D-EC.A-B-D-C-ED.A-E-D-C-B二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释图的生成树是什么，以及如何找到一个图的最小生成树。2、（本题5分）解释什么是哈夫曼编码，并说明其在数据压缩中的作用和优势。3、（本题5分）在最短路径问题中，解释Dijkstra算法和Floyd算法的基本思想和实现步骤，比较它们在不同类型图上的应用和效率。4、（本题5分）详细阐述在一个具有n个顶点的无向图中，如何判断其是否为连通图，并给出相应的算法。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个单向链表，包含节点的创建、插入、删除和遍历功能，同时实现按值查找节点的操作。2、（本题5分）实现一个算法，计算二叉树中叶子节点的数量。3、（本题5分）设计一个动态规划算法，求解最长公共子序列问题，输出最长公共子序列及其长度。4、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出两个指定顶点之间的所有简单路径，并计算每条路径的权值和。5、（本题5分）设计一个哈夫曼树，根据给定的字符频率生成哈夫曼编码，并对一段文本进行压缩和解压缩。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10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。2、（本题10分）某电商仓库的货物管理系统需要记录货物的信息，包括货物编号、货物