福建师范大学《数据结构与数据库》2023-2024学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共5页福建师范大学

《数据结构与数据库》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、假设要实现一个可以快速合并多个有序链表的算法，以下哪种数据结构可能会被用到？（）A.堆，通过堆来选择合并的元素B.栈，存储链表节点进行合并操作C.队列，辅助合并过程中的元素存储和取出D.数组，存储链表数据后进行合并2、设计一个基于数字图像处理的运动目标检测与跟踪系统，能够在复杂背景下准确检测和跟踪运动目标。3、设计一个计算机网络中的IP地址分配方案，满足特定网络规模和拓扑结构的需求。4、假设要设计一个程序来管理一个图书馆的书籍库存系统，需要能够快速查找、插入和删除书籍信息。考虑到书籍数量可能很大，并且操作频繁，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.数组，存储固定数量的元素，插入和删除操作效率较低B.链表，动态存储元素，插入和删除操作方便，但查找效率相对较低C.栈，遵循后进先出原则，不适合频繁的查找和删除任意位置的元素D.队列，先进先出，适用于排队场景，不太适合此库存管理需求5、根据传感器原理，设计一个用于工业自动化生产线的物体位置检测系统，能够准确检测物体的位置并反馈给控制系统。6、假设要设计一个算法来找出一个整数数组中所有出现次数超过一半的元素。以下哪种数据结构和算法的结合可能是最有效的？（）A.哈希表记录元素出现次数，然后筛选出次数超过一半的元素B.排序数组，然后通过遍历找出出现次数超过一半的元素C.栈，存储元素并进行比较，难以实现此功能D.队列，先进先出，不适合统计元素出现次数7、选择排序也是一种简单的排序算法。以下关于选择排序的特点，描述错误的是（）A.每一轮选择未排序部分的最小元素与当前位置交换B.时间复杂度始终为O(n^2)C.是一种不稳定的排序算法D.不需要额外的存储空间8、设计一个基于PLC的自动化生产线控制系统，能够实现对物料输送、加工、装配等环节的顺序控制和故障报警。9、使用集成电路设计一个视频放大器，能够对输入的视频信号进行放大和处理，保证图像质量。10、基于通信纠错编码和交织技术设计一个抗衰落通信系统，提高在恶劣信道条件下的数据传输可靠性。11、对于一个具有n个顶点和e条边的无向图，如果采用邻接表存储，其空间复杂度主要取决于：（）A.nB.eC.n+eD.n^212、树状数组是一种用于高效计算前缀和的数据结构。假设我们正在使用树状数组进行计算。以下关于树状数组的描述，哪一项是不准确的？（）A.树状数组通过二进制的位运算来实现快速的更新和查询操作B.对于一个大规模数组，树状数组的空间复杂度比直接计算前缀和的方法低C.树状数组可以用于解决动态的区间更新和查询问题D.树状数组的查询和更新操作的时间复杂度都为O(n)13、设计一个基于FPGA的视频图像处理系统，实现图像的缩放、旋转等功能，给出硬件设计和图像处理算法。14、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。15、设计一个基于LTC3862的降压型DC-DC转换器，输入电压为12V，输出电压为5V/3A，给出电路设计和效率分析。16、设计一个基于微波技术的雷达测距系统，能够准确测量目标物体的距离，并具有较高的分辨率和抗干扰能力。17、设计一个太阳能路灯控制器，能够根据环境光强自动控制路灯的开关和亮度，描述电路原理和控制策略。18、设计一个高速数据采集卡，采样率达到200MSa/s，分辨率为14位，输入范围为±10V，说明硬件选型和驱动开发。19、使用电力电子器件设计一个降压型直流-直流变换器（BuckConverter），给出电路参数设计和效率分析。20、在数据结构的选择中，需要根据具体的应用场景和性能要求进行决策。假设我们要设计一个数据存储方案。以下关于数据结构选择的描述，哪一项是不准确的？（）A.如果需要频繁进行插入和删除操作，且对查找效率要求不高，可以选择链表B.如果数据量较大且需要高效的查找和排序，二叉搜索树是一个较好的选择C.对于需要支持范围查询的数据，B+树通常比二叉搜索树更合适D.无论什么情况，选择数据结构时只考虑操作的时间复杂度，不需要考虑空间复杂度二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细解释什么是平衡二叉树，以及如何通过旋转操作来保持平衡二叉树的平衡性质，给出常见的旋转类型和示例。2、（本题5分）详细阐述在一个具有n个顶点的有向图中，如何处理有向图中的重边和自环。3、（本题5分）详细阐述如何使用归并排序算法对一个具有n个元素的数组进行排序，给出算法步骤和时间复杂度分析。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用栈结构设计一个程序，实现中缀表达式的括号合法性检查。2、（本题5分）设计一个算法，判断二叉树是否为满二叉树，输出判断结果。3、（本题5分）设计一个程序，使用深度优先遍历和广度优先遍历算法对给定的图进行遍历，并输出遍历结果。4、（本题5分）设计一个程序，利用优先队列和哈希表的结合，实现对多个任务的优先级调度和状态跟踪。5、（本题5分）设计一个算法，用邻接矩阵表示一个有向图，计算图中顶点的入度拓扑排序序列。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）一个物流配送中心需要对货物的配送路径进行规划。配送地点以图的形式表示，边的权重表示两地之间的距离。请设计算法实现以下功能：（1）使用迪杰斯特拉算法找到从起点到终点的最短路径；（2）判断图中是否存在负权边，如果有，如何处理；（3）使用弗洛伊德算法计算所