汕头职业技术学院《数据结构初步》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页汕头职业技术学院《数据结构初步》

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、在一个算法中，需要频繁地在一个有序序列中插入新的元素，并保持序列的有序性。以下哪种数据结构能够最有效地实现这个功能？（）A.冒泡排序后的数组B.插入排序后的数组C.链表，逐个节点插入D.二叉搜索树，自动调整保持有序2、设计一个基于D/A转换器的锯齿波信号发生器电路，输出频率范围为10Hz-1kHz，幅度可调。3、根据通信原理，设计一个卫星导航接收机的前端电路，能够接收和解码卫星导航信号。4、设计一个基于ZigBee技术的智能消防报警系统，能够实时监测火灾参数（如烟雾、温度等）并及时报警。5、设计一个高速串行通信接口，采用USBType-C接口，传输速率达到10Gbps，说明硬件实现和协议栈。6、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭。7、设计一个基于光电编码器的电机位置测量系统，能够精确测量电机的转动角度和位置。8、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。9、设计一个简单的无线充电发射端电路，能够为接收设备提供稳定的无线充电功率，给出电路设计和效率分析。10、在一个平衡二叉搜索树中，进行插入操作后，可能会破坏平衡。为了恢复平衡，可能会进行多次旋转操作。以下哪种情况可能导致最多的旋转操作？（）A.插入的值总是大于当前节点的值B.插入的值总是小于当前节点的值C.插入的值随机分布D.以上情况旋转操作次数相同11、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。12、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。13、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，阐述系统架构和通信方式。14、已知一个完全二叉树的节点总数为n，若其深度为h（根节点所在层为1），则以下关于h的表达式正确的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+115、设计一个数字通信系统中的载波同步电路，实现对接收信号载波频率和相位的准确同步，测试同步性能。16、在一个数据压缩算法中，需要构建一个频率表来统计字符出现的频率。以下哪种数据结构最适合存储字符及其频率信息？（）A.二叉树，根据频率构建B.哈希表，快速查找字符频率C.栈，按顺序存储频率D.队列，先进先出处理字符17、设计一个基于数字信号处理的语音加密与解密系统，保障语音通信的安全。18、设计一个基于DSP的语音识别系统，能够识别特定的语音指令，给出算法原理和代码实现。19、在数据结构的应用中，栈和队列常用于表达式求值。假设我们要计算一个算术表达式的值。以下关于表达式求值的描述，哪一项是不准确的？（）A.中缀表达式转换为后缀表达式后，使用栈可以方便地进行求值计算B.后缀表达式求值时，遇到操作数入栈，遇到操作符则对栈顶元素进行相应运算C.栈在表达式求值中主要用于保存操作数和中间结果D.无论表达式的复杂程度如何，使用栈和队列进行求值的效率都是相同的20、设计一个无线传感器网络的节点定位系统，能够确定节点的位置信息，描述系统的原理和实现方法。21、设计一个数字电压表自动校准电路，能够定期自动对电压表进行校准，提高测量精度。22、设计一个基于单片机的智能路灯控制系统，能够根据环境光照强度自动调节路灯的亮度，实现节能控制。23、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。24、设计一个自动控制系统中的速度控制器，用于控制电机的转速，满足特定的动态和稳态性能指标。25、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。26、设计一个基于运算放大器的电压跟随器电路，具有高输入阻抗和低输出阻抗特性。27、设计一个基于FPGA的图像识别系统，能够识别简单的物体和形状，给出硬件设计和算法流程。28、设计一个基于STM32的智能农业灌溉系统，能够根据土壤湿度和气象数据自动控制灌溉设备的运行，实现精准灌溉和水资源节约。29、设计一个基于PLC的物料输送系统控制系统，能够根据不同的物料需求实现自动输送和分拣功能。30、对于一个具有n个节点的AVL树，其平均查找长度的量级为？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一家超市的库存管理系统需要记录商品的库存信息，包括商品编码、商品名称、库存数量、进货价格、销售价格等。请设计数据结构来存储库存数据，实现商品的快速盘点、库存预警、进货和销售操作，并统计商品的利润。2、（本题5分）一个在线考试系统需要记录学生的答题情况、得分和考试时间。设计合适的数据结构来存储这些数据，能够快速地统计考试结果、分析学生的薄弱环节。3、（本题5分）一个在线课程平台的作业管理系统需要记录作业信息、学生提交情况和教师批改情况。作业信息包括作业ID、课程ID、作业内容、截止时间，学生提交情况包括学生ID、作业ID、提交时间、提交内容，教师批改情况包括作业ID、批改时间、批改分数、评语。请设计数据结构来管理作业数据，实现作业的发布、提交、批改、查询，并统计学生的作业完成情况。4、（本题5分）某旅游景点的门票预订系统需要管理预订信息，包括预订编号、游客姓名、身份证号、预订日期、门票类型、数量等。系统要支持快速查找特定预订、按照预订日期对预订进行排序、新增预订、取消预订以及修改预订的门票数量。请设计适用的数据结构和算法，给出代码实现，并分析其时间和空间性能。5、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以了解用户的消费习惯。购买记录以链表形式存储，每个节点包含用户ID、商品ID、购买时间和购买金额等信息。请设计算法实现以下功能：（1）统计每个用户的总消费金额；（2）找出消费金额最高的前10个用户；（3）按照购买时间对购买记录进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述如何在一个链表中实现归并排序，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）阐述如何在一个二叉树中找到两个节点的最近公共祖先，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。3、（本题5分）详细阐述在树的遍历中，如何实现层次遍历，并分析其时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）论述AVL树和红黑树在实际应用中的选择策略，考虑因素包括数据量、操作频率等。5、（本题