南通科技职业学院《数据结构编程实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构编程实践》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FPGA的高速数据加密系统，支持AES或RSA加密算法，给出硬件实现和性能分析。2、使用单片机设计一个水质监测系统，能够检测水中的酸碱度、溶解氧等参数，并通过网络上传数据。3、设计一个卫星导航系统中的卫星轨道参数计算和预测模块，分析轨道精度。4、设计一个基于计数器的定时器系统，能够实现定时启动、停止和定时时间的设定功能。5、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.26、数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在研究数据结构时，线性表是一种基础的数据结构。以下关于线性表的描述，错误的是（）A.线性表可以顺序存储，也可以链式存储B.顺序存储的线性表可以随机访问任意元素，时间复杂度为O(1)C.链式存储的线性表在插入和删除操作时，不需要移动大量元素，效率较高D.线性表的长度是固定的，不能动态变化7、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，其左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。在对二叉搜索树进行中序遍历时，得到的节点值序列是：（）A.无序的B.升序的C.降序的D.随机的8、设计一个基于锁相环的频率合成器系统，能够输出频率范围为10MHz-1GHz，频率分辨率为1Hz，相位噪声小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。9、设计一个基于STM8S的智能家电控制器，能够实现远程控制和智能场景切换，给出硬件电路和通信协议。10、字符串的操作和处理在计算机编程中经常遇到。对于字符串的匹配算法，以下描述哪一项是不正确的？（）A.朴素的字符串匹配算法通过逐个字符比较来查找模式串在主串中的位置，时间复杂度较高B.KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法通过利用已经匹配的部分信息来提高匹配效率C.BM（Boyer-Moore）算法从右向左比较字符，在某些情况下性能优于KMP算法D.所有的字符串匹配算法在最坏情况下的时间复杂度都是O(m*n)，其中m是模式串长度，n是主串长度11、设计一个数字电视信号的传输系统，包括调制、编码和发射模块，满足特定的传输标准和质量要求。12、设计一个基于模拟移相器和滤波器的相位补偿系统，改善系统的相位特性。13、设计一个基于ZigBee的智能路灯节能系统，能够根据道路上的行人和车辆情况自动调节路灯亮度，实现节能效果。14、设计一个射频电路中的功率放大器，工作在特定频段，具有较高的输出功率和效率，进行稳定性分析。15、设计一个基于数字图像处理技术的车牌识别系统，能够对输入的车辆图像进行车牌定位、字符分割和识别，阐述算法流程和实现方法。16、设计一个数字信号处理器（DSP）应用电路，能够实现音频信号的滤波、降噪等处理功能。17、设计一个基于运放的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的求和运算，增益可调。18、设计一个光控开关电路，当环境光照强度低于一定值时，自动打开照明设备，当光照强度高于一定值时，自动关闭照明设备。19、设计一个数字频率计自动测量电路，能够自动测量输入信号的频率，并将测量结果显示出来。20、在一个有向图中，顶点表示城市，边表示城市之间的道路，边的权重表示道路的长度。如果要使用迪杰斯特拉算法找到从源顶点到其他所有顶点的最短路径，以下哪个步骤是算法的核心？（）A.每次选择距离源顶点最近的未访问顶点B.从源顶点开始依次访问所有顶点C.不断更新顶点的距离值D.随机选择一个顶点作为起始点21、假设正在构建一个基因序列分析工具，需要存储大量的基因序列数据，并能够快速地比较不同基因序列的相似性和差异性。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最有助于提高分析效率的？（）A.后缀树，用于高效的字符串匹配和比较B.前缀树，快速查找基因序列的前缀C.二叉平衡树，保持基因序列的有序存储D.哈希图，快速定位特定的基因序列22、考虑一个文件系统，需要有效地管理文件和目录的结构，支持快速的文件查找、创建和删除操作。对于这样的文件系统，以下哪种数据结构可能是核心的组成部分？（）A.目录树，组织文件和目录的层次结构B.链表，存储文件的属性信息C.栈，处理文件操作的顺序D.队列，管理文件的访问请求23、二叉树的遍历可以通过递归和非递归方式实现。对于中序遍历，以下哪种非递归实现方式是常见的？（）A.使用栈来辅助B.使用队列来辅助C.直接遍历D.无法非递归实现24、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25、在数据结构中，假设我们需要存储和操作一个公司员工的信息，包括员工编号、姓名、年龄、职位等。要求能够快速地按照员工编号查找和修改员工信息。以下哪种数据结构最适合？（）A.数组B.链表C.哈希表D.二叉搜索树26、在一个哈希表中，解决冲突的方法有多种，以下哪种方法在处理冲突时可能会导致“二次聚集”现象？（）A.线性探测法B.链地址法C.再哈希法D.建立公共溢出区27、设计一个数字音频编码和解码系统，采用特定的编码算法，比较编码前后的音频质量和数据压缩率。28、运用电子信息工程知识，设计一个汽车电子防盗系统，具备车辆定位、远程锁车和报警等功能。29、运用集成电路设计技术，设计一款低功耗的数字时钟芯片，具备时分秒显示、定时功能以及低电压工作模式。30、设计一个基于单片机的智能电表，能够测量电能参数并进行显示和通信，给出电表的硬件电路和软件程序。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线论坛需要对帖子和回复进行管理。帖子和回复以双向链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按照发布时间顺序输出帖子和回复；（2）将热门帖子置顶；（3）删除某个违规的帖子或回复；（4）统计每个帖子的回复数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）某电商仓库的库存管理系统需要存储商品的库存信息，包含商品编号、商品名称、库存数量、进货价格、出货价格等。系统要能够快速查询特定商品的库存、按照库存数量对商品进行排序、进行商品的入库和出库操作、修改商品的价格信息。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现以及性能评估。3、（本题5分）一个在线健身平台需要管理用户的健身计划、运动记录、饮食记录和身体指标等。设计一种数据结构来存储这些信息，支持健身计划的制定和修改，运动和饮食记录的录入，身体指标的测量和分析，并能够根据用户数据提供个性化的健身建议和目标设定。4、（本题5分）某在线教育平台需要对课程的章节内容和学生的学习进度进行管理。课程信息包括课程编号、章节标题、内容、学习进度等，学生信息包括学生编号、学习的课程等。这些信息以块状链表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询某个学生在某门课程中的学习进度；（2）更新学生的学习进度；（3）按照学习进度对学生进行排序；（4）统计某门课程的学习完成率。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）在一个在线游戏中，玩家的角色信息需要被实时更新和存储。角色信息包括角色ID、角色名、等级、经验值、装备列表、技能列表等。设计一种数据结构来存储这些角色数据，以便能够快速查询角色的详细信息、按照等级进行排序、更新角色的经验值和装备，并处理多个玩家同时进行的操作。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述如何在一个具有n个顶点的图中，使用邻接表存储结构获取顶点的度，并分析其时间复杂度。2、（本题5分）详细阐述在一个具有n个元素的二叉树中，如何进行层次遍历的非递归实现。3、（本题5分）详细说明如何在一个具有n个顶点的图中，使用邻接矩阵存储结构判断两个顶点之间是否存在边，并分析其时间复杂度。4、（本题5分）解释图的最小生成树问题的高级算法，