西安医学高等专科学校《数据结构基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024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、设计一个基于FPGA的数字频率合成器，输出频率稳定度优于10^-6，相位噪声低于-100dBc/Hz@1kHz。2、考虑一个图书馆管理系统，需要存储图书的信息，包括书名、作者、ISBN号、借阅状态等，并能够根据不同的条件进行快速查询和排序，如按照借阅次数、出版年份等。为了实现这些功能，以下哪种数据结构可能是最有效的？（）A.冒泡排序算法结合数组B.快速排序算法结合链表C.归并排序算法结合二叉树D.插入排序算法结合栈3、对于一个用链表表示的队列，若队头指针为front，队尾指针为rear，在进行入队操作时，新节点应插入在？（）A.front之前B.rear之后C.front和rear之间D.任意位置4、设计一个基于DSP的语音合成系统，能够将文本转换为自然流畅的语音，提供算法实现和性能评估。5、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。6、设计一个基于传感器网络的工业生产监测系统，能够实时监测设备运行状态和生产参数，实现故障预警。7、在数据结构的性能评估中，除了时间复杂度和空间复杂度，还需要考虑其他因素。以下关于性能评估的描述，不正确的是：（）A.算法的可读性和可维护性也是评估的重要因素，过于复杂的算法可能难以理解和修改B.代码的实现效率，如编程语言的特性和编译器的优化，也会对实际性能产生影响C.数据的分布和特点可能会影响算法的性能，例如有序数据和无序数据对排序算法的影响不同D.性能评估只需要关注理论上的时间复杂度和空间复杂度，实际运行时的情况可以忽略不计8、在一个分布式系统中，需要对各个节点的数据进行同步和合并。以下哪种数据结构适合用于表示和处理这种分布式的数据？（）A.树B.图C.链表D.数组9、设计一个基于单片机的智能水表系统，能够实现用水量的计量、数据存储和远程抄表功能。10、假设要实现一个高效的缓存淘汰策略，除了LRU之外，还有一种常见的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪种数据结构可以方便地实现FIFO策略？（）A.队列，先进先出的特性符合FIFO要求B.栈，后进先出，不符合FIFO策略C.堆，用于优先级排序，不适合FIFOD.链表，需要额外的逻辑来实现FIFO11、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。12、在一个数据库的索引结构中，如果需要支持范围查询（例如查找年龄在20到30岁之间的用户），以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.B树，便于范围查找B.二叉搜索树，快速定位节点C.哈希表，直接获取特定键的值D.栈，存储查询过程中的中间结果13、设计一个高通椭圆滤波器电路，截止频率为500Hz，通带波纹小于0.3dB，阻带衰减不小于50dB，输入信号频率范围为0-1kHz。14、设计一个基于CPLD的逻辑控制电路，实现特定的逻辑功能，包括电路设计和功能仿真。15、根据数字信号处理理论，设计一个图像锐化处理系统，增强图像的边缘和细节信息。16、设计一个数字温度计，采用热电偶传感器，能够测量-50℃至150℃的温度范围，精度为0.5℃，说明硬件连接和信号调理。17、设计一个用于医疗成像设备的信号采集系统，如CT、MRI等，能够实现高速、高精度的数据采集，给出系统架构和接口设计。18、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频滤波系统，能够实现对音频信号的低通、高通、带通和带阻滤波，滤波参数可调节。19、链表是另一种重要的数据结构，与数组相比具有不同的特点。以下关于链表的描述，不正确的是：（）A.链表中的元素通过指针链接在一起，存储位置可以是不连续的，插入和删除操作只需修改指针，效率较高B.单向链表只能从表头向表尾遍历，而双向链表可以从表头和表尾双向遍历，更加灵活C.链表的查找操作需要从头节点依次遍历，效率相对较低，但在不知道元素位置的情况下仍能进行插入和删除D.链表不需要预先分配连续的存储空间，因此不会出现存储空间浪费的情况，且其内存使用效率总是高于数组20、设计一个基于STM8的智能车库门控制系统，能够实现自动开关、遥控和防夹功能，阐述系统组成和控制策略。二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用选择排序算法进行优化以减少比较次数？2、（本题5分）论述如何使用拓扑排序解决课程安排问题，给出具体的案例和分析。3、（本题5分）解释如何在一个二叉搜索树中查找第k大的元素，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度。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，利用数组实现归并排序的非递归实现，提高排序效率并展示过程和结果。2、（本题5分）设计一个程序，使用堆排序算法对给定的一组浮点数进行排序，并输出排序后的数组。3、（本题5分）设计一个算法，对一个二叉排序树进行中序遍历的非递归实现。4、（本题5分）设计一个哈希表程序，支持批量插入和查找操作，提高数据处理效率。5、（本题5分）设计一个程序，计算给定有向图中每个顶点的入度和出度的差，输出差值。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个图书馆的图书采购管理系统需要存储采购计划的信息，如采购编号、图书名称、作者、出版社、预计采购数量、采购进度等。系统要支持快速查找特定采购计划、按照预计采购数量对计划进行排序、新增采购计划、修改采购进度、取消采购计划。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。2、（本题10分）一个在线游戏的组队系统需要对玩家的组队