正德职业技术学院《数据结构与算法分析课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页正德职业技术学院《数据结构与算法分析课程设计》

2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、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2、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3、假设正在设计一个程序，用于管理学生的成绩信息，包括学号、姓名、各科成绩等。需要支持快速插入新的学生成绩、按照成绩进行排序以及查找特定学生的成绩。在这种情况下，以下哪种数据结构组合可能是最理想的？（）A.使用链表存储学生信息，再使用冒泡排序进行排序B.用数组存储学生信息，采用快速排序算法排序C.构建二叉搜索树来存储学生信息，实现快速查找和排序D.利用哈希表存储学生信息，不进行排序操作4、设计一个用于新能源汽车电池管理的均衡电路，提高电池组的使用寿命和性能，给出电路原理和控制策略。5、设计一个基于无线传感器网络的农田环境监测系统，监测土壤湿度、温度、酸碱度等参数，实现数据的汇聚和远程传输。6、设计一个基于数字图像处理的医学图像分析系统，能够辅助医生进行疾病诊断和治疗。7、栈是一种特殊的线性表，遵循后进先出的原则。在程序设计中，栈有着广泛的应用。例如，在表达式求值、函数调用等场景中经常使用栈。考虑一个表达式：(3+5)*2-7，使用栈来计算这个表达式的值。在计算过程中，当遇到运算符''时，以下正确的操作是：（）A.直接将''输出B.从栈中弹出两个操作数进行乘法运算C.将''压入栈中D.忽略''，继续处理后面的字符8、设计一个基于蓝牙的智能手环，能够监测心率、运动步数和睡眠质量，并通过手机APP显示，描述硬件和软件设计。9、设计一个基于单片机的智能家居控制系统，能够实现对灯光、窗帘、空调等设备的远程控制和智能场景切换功能。10、利用模拟电路技术，设计一个用于激光打印机的高压电源电路，为激光发生器提供稳定的高压。11、设计一个用于医疗仪器的信号放大器，能够放大微弱的生理信号，如心电、脑电等，给出电路设计和噪声抑制方法。12、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。13、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。14、设计一个低通有源滤波器电路，截止频率为2kHz，通带增益为2倍，通带波纹小于0.8dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-5kHz。15、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并通过控制加热或制冷设备将温度稳定在设定范围内，给出硬件电路和软件程序设计。16、考虑一个物流配送系统，需要规划车辆的行驶路线，使得配送成本最小。假设城市之间的道路可以表示为一个有权图，以下哪种算法和数据结构常用于解决这个问题？（）A.深度优先搜索算法和邻接矩阵B.广度优先搜索算法和邻接表C.迪杰斯特拉算法和优先队列D.弗洛伊德算法和数组17、考虑一个在线游戏的服务器端程序，需要实时地处理多个玩家的操作请求，并维护玩家的状态信息，如位置、得分等。由于玩家的操作频繁且并发，数据需要快速地更新和查询。在这种情况下，以下哪种数据结构最适合用于存储玩家的状态数据？（）A.数组，能够快速地随机访问元素B.哈希表，通过哈希函数快速定位玩家的数据C.图，用于表示玩家之间的关系和交互D.树状数组，高效地支持区间查询和更新18、设计一个基于FPGA的图像增强系统，能够提高图像的对比度和亮度，说明算法和硬件实现。19、对于一个有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)20、设计一个基于传感器的智能车位检测系统，能够实时检测车位的占用情况，并将信息显示在显示屏上。21、设计一个基于555定时器的方波发生器，输出频率在100Hz至1kHz连续可调，说明电路原理和元件选择。22、以下哪种数据结构最适合用于实现LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略？（）A.数组B.链表C.哈希表D.栈23、树是一种非线性数据结构，具有层次关系。以下关于树的描述，不正确的是：（）A.二叉树的每个节点最多有两个子节点，分为左子节点和右子节点B.二叉搜索树的左子树中的节点值小于根节点值，右子树中的节点值大于根节点值，便于快速查找、插入和删除C.平衡二叉树通过自动调整保持树的平衡，提高了查找效率，但插入和删除操作相对复杂D.树的遍历方式包括前序遍历、中序遍历和后序遍历，且每种遍历方式的时间复杂度都是相同的，与树的结构无关24、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。25、设计一个通信系统中的调制电路，能够实现对输入模拟信号的ASK调制，并分析其调制性能和频谱特性。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如括号有效性检查、网页历史记录管理等，并说明其原理。2、（本题5分）解释图的有向图和无向图的区别，以及在实际应用中的不同情况。3、（本题5分）探讨在一个具有n个顶点的有向图中，如何计算顶点的拓扑排序序列。4、（本题5分）论述AVL树在进行旋转操作时，如何保持二叉搜索树的性质和中序遍历的顺序不变。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）基于树状数组和线段树的组合，设计一个程序，实现对一个二维整数矩阵的区域求和和更新操作。2、（本题5分）设计一个程序，使用后缀数组进行文本相似度的比较。3、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有不包含重复单词的最长子串。4、（本题5分）设计一个哈希表程序，采用开放寻址法的优化版本处理哈希冲突，提高性能并展示操作过程和结果。5、（本题5分）设计一个程序，使用堆排序算法对一个有向图的入度进行排序。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某公司的库存管理系统需要记录原材料、半成品和成品的库存数量、成本和存放位置等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现库存的入库、出库、盘点和成本核算操作，并能够根据销售预测和生产计划进行库存预警和补货建议。2、（本题10分）一个学校的社团管理系统需要存储社团的信息，如社团编号、社团名称、社团负责人、社团成员名单、活动安排等。系统要支持快速查找特定社团、按照社团成员数量对社团进行排序、社团纳