贵州大学《数据结构实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构实验》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1分，共20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、设计一个智能水质监测系统，能够实时监测水质参数如pH值、溶解氧等，并进行数据传输和分析，阐述系统的硬件架构和软件功能。2、设计一个基于FPGA的图像缩放系统，能够对输入图像进行任意比例的缩放。3、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。4、根据传感器技术，设计一个用于环境监测的空气质量检测系统，能够检测多种污染物的浓度。5、考虑一个在线购物车系统，需要存储用户添加的商品信息，包括商品ID、数量和价格，并支持商品的添加、删除和修改操作。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.二叉搜索树，根据商品ID存储B.链表，动态管理商品信息C.数组，顺序存储购物车内容D.哈希表，快速定位商品6、考虑一个任务调度系统，有多个任务按照优先级和提交时间进行调度执行。以下哪种数据结构可以有效地管理这些任务，并保证高优先级或早提交的任务先执行？（）A.优先队列，根据优先级和时间排序B.数组，通过索引访问任务C.链表，按照提交顺序存储任务D.栈，先进后出执行任务7、设计一个图像处理中基于区域的图像分割效果评估系统，包括准确性和边界完整性等指标。8、设计一个太阳能热水器控制器，能够自动控制水温、水位和上水，描述电路原理和控制策略。9、跳表是一种基于链表的数据结构。关于跳表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.跳表通过在链表中增加多层索引来提高查找效率B.插入和删除操作在平均情况下的时间复杂度为O(logn)C.跳表的空间复杂度比普通链表高，但低于平衡二叉搜索树D.跳表的性能不受数据分布的影响，始终保持较好的查找效率10、设计一个光耦隔离的数字输入输出模块，实现与外部设备的电气隔离通信，给出电路参数和应用示例。11、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的智能手环通信系统，实现与手机的数据交互和健康监测功能。12、设计一个数字电压表故障诊断电路，能够自动检测电压表的故障，并给出故障提示。13、设计一个无线遥控器智能学习电路，能够学习其他遥控器的编码，实现一个遥控器控制多个设备。14、设计一个基于模拟乘法器的乘法型数模转换器（DAC），分析其性能和误差。15、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16、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。17、运用通信网络技术，设计一个远程医疗手术示教系统的网络架构，实现高清视频和数据的实时传输。18、设计一个基于数字信号处理器（DSP）和摄像头的运动目标检测系统，实时检测视频中的运动目标。19、设计一个无线遥控器扩展电路，能够增加遥控器的控制距离和控制功能，控制距离在50米以上。20、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、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述在一个具有n个元素的链表中，如何实现链表节点的随机交换。2、（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。3、（本题5分）数组的查找算法中，二分查找的实现条件和过程是怎样的？时间复杂度是多少？4、（本题5分）解释在平衡二叉搜索树中，删除操作后如何恢复树的平衡且不破坏中序遍历的性质。5、（本题5分）解释在一个具有n个顶点的图中，如何使用深度优先搜索找出所有的连通分量。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，以二叉树的形式表示家族谱系图，实现家族成员的查找和关系展示功能。2、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现快速排序的非递归并行版本，提高排序效率并展示过程和结果。3、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用链表处理哈希冲突，支持删除操作后链表的整理，避免出现过多空链表。4、（本题5分）设计一个基于B树的存储结构来存储图书馆书籍信息，实现书籍的借还操作和信息查询。5、（本题5分）设计一个程序，计算给定有向图的强连通分量，输出每个强连通分量的节点。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某城市的公交路线管理系统需要存储公交路线的信息，如路线编号、起点站、终点站、途经站点、发车时间等。系统要实现快速查找特定路线、按照路线长度对路线进行排序、新增和删除路线、修改路线的发车时间等功能。请确定合适的数据结构，并详细描述算法设计和代码实现，同时分析其时间和空间复杂度。2、（本题10分）一个在线考试系统需要管理考试信息，包括考试编号、考试名称、考试时间、考生名单等。系统要能够快速查找特定考试、按照考试时间对考试进行排序、新增考试、删除考试以及添加和删除考生。请选择恰当的数据结构，并详细说明算法和代码实现，以及性能评估。3、（本题10分）在一个在线游戏中，