重庆城市科技学院《数据结构2》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页重庆城市科技学院《数据结构2》

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、设计一个数字图像处理系统，能够对输入的图像进行灰度化、二值化、边缘检测等基本操作，并显示处理后的结果。2、设计一个基于Wi-Fi技术的无线视频监控系统，能够实时传输高清视频，具备远程控制和存储功能，说明系统组成和网络配置。3、在数据结构的应用中，文件操作也是一个重要方面。以下关于数据结构与文件操作的描述，不正确的是：（）A.可以将数据结构中的数据存储到文件中，以便长期保存和后续使用B.在从文件中读取数据并构建数据结构时，需要考虑数据的格式和转换C.对于大型文件，可以采用分块读取和处理的方式，避免一次性将全部数据读入内存D.文件操作与数据结构的选择和使用无关，只需要关注文件的读写方法和权限4、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。5、二叉搜索树是一种具有特殊性质的二叉树。以下关于二叉搜索树的性质，错误的是（）A.左子树上所有节点的值均小于根节点的值B.右子树上所有节点的值均大于根节点的值C.左右子树也是二叉搜索树D.中序遍历二叉搜索树得到的序列是降序的6、队列也是一种特殊的线性表，遵循先进先出的原则。在实际应用中，队列常用于（）A.操作系统的作业调度B.图的广度优先搜索算法C.缓存数据的管理D.以上都是7、设计一个基于音频功率放大器的舞台音响系统，输出功率不小于500W，具备音效调节功能。8、在一个文本处理程序中，需要对输入的大量文本进行单词频率统计。也就是说，要快速确定每个单词在文本中出现的次数。以下哪种数据结构最适合用于实现这个功能？（）A.栈，按照后进先出的原则存储单词B.队列，先进先出地处理单词C.二叉树，对单词进行分类存储D.哈希表，将单词作为键，出现次数作为值9、假设要实现一个可以快速查找两个节点之间是否存在路径的图数据结构。以下哪种表示方法和搜索算法的组合最适合？（）A.邻接矩阵和深度优先搜索B.邻接表和广度优先搜索C.邻接矩阵和广度优先搜索D.邻接表和深度优先搜索10、考虑一个语音识别系统，需要对语音信号进行实时处理和分析，存储语音片段的特征信息，并能够快速地进行匹配和识别。对于这样的系统，以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.循环链表，存储连续的语音片段B.双链表，方便前后双向访问语音数据C.二叉堆，快速获取重要的语音特征D.哈希桶，快速定位特定的语音特征11、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。假设一个数组的初始状态接近有序，以下关于冒泡排序的性能，哪个描述是准确的（）A.时间复杂度仍然是O(n^2)，效率低下B.时间复杂度接近O(n)，性能较好C.会自动转换为更高效的排序算法D.无法确定其性能12、设计一个基于蓝牙的无线键盘，能够与计算机或移动设备进行无线连接，实现按键输入功能。13、设计一个基于FPGA的视频压缩编码系统，实现H.264或H.265编码，给出硬件设计和资源利用。14、设计一个基于音频运放的耳机放大器，输出功率不小于500mW，失真度小于0.1%。15、设计一个基于FPGA的数字滤波器，实现低通、高通、带通和带阻滤波功能，给出设计过程和资源利用分析。16、利用数字逻辑电路设计一个数字频率计，能够测量输入信号的频率，给出测量精度和范围。17、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表18、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下性能不佳而提出的。以下关于平衡二叉树的叙述中，不正确的是（）A.平衡二叉树通过旋转操作保持树的平衡B.平衡二叉树的左右子树高度差绝对值不超过1C.插入和删除操作可能会导致平衡二叉树失去平衡D.平衡二叉树的查找效率一定高于二叉搜索树19、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。20、二分查找是一种在有序数组中进行查找的高效算法。以下关于二分查找的描述，错误的是（）A.每次将查找范围缩小一半，逐步逼近目标元素B.二分查找的时间复杂度为O(log₂n)C.二分查找要求数组必须是有序的，且只能用于数组，不能用于链表D.二分查找在所有情况下都比顺序查找快二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述AVL树在空间利用效率方面的特点和优化方法。2、（本题5分）论述如何使用并查集解决朋友圈问题，给出具体的实现和分析。3、（本题5分）论述在图的最短路径算法中，如何处理有向无环图中的最短路径问题。4、（本题5分）在一个双向链表中，如何将链表按值从小到大排序？5、（本题5分）深入分析在具有n个元素的数组中，如何实现归并排序的非递归版本，并比较其与递归版本的性能差异。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个桶排序算法，对给定的一定范围内的整数进行排序，分析其适用场景和局限性。2、（本题5分）设计一个基于伸展树的存储结构来存储音乐文件信息，实现文件的添加、删除和按播放时长查询操作。3、（本题5分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个在线游戏的角色属性信息，支持角色的升级和属性修改。4、（本题5分）设计一个程序，在给定的数组中找出所有不重复的元素，输出这些元素。5、（本题5分）设计一个程序，利用哈希表存储大量的英文单词，实现快速查找和统计单词出现的频率。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某社交平台需要存储用户的好友关系数据。每个用户有一个唯一的用户ID，好友关系是双向的。请设计数据结构来表示用户之间的好友关系，能够快速查询某个用户的好友列表、判断两个用户是否为好友、添加或删除好友关系，并计算用户的好友数量。2、（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