重庆机电职业技术大学《数据结构及其应用》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题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、在平衡二叉树中，通过旋转操作来保持树的平衡。假设插入一个新节点后导致了不平衡，需要进行旋转调整。以下哪种情况可能需要进行单向右旋操作？（）A.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的左子树上B.左子树的高度比右子树的高度大2，且新节点插入在左子树的右子树上C.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的右子树上D.右子树的高度比左子树的高度大2，且新节点插入在右子树的左子树上2、利用数字逻辑电路设计一个电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超载检测等功能。3、设计一个基于ADC的数据采集卡，能够同时采集8路模拟信号，采样频率不低于100kHz，分辨率为12位。4、根据通信原理，设计一个数字电视广播发射系统，能够将视频和音频信号进行调制并发射出去。5、设计一个基于FPGA的图像压缩系统，能够对输入的图像进行有损压缩，压缩比不小于10:1。6、以下哪种排序算法在平均情况下和最坏情况下的时间复杂度差异最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.选择排序7、设计一个太阳能路灯控制器节能电路，能够根据环境光照强度和交通流量自动调节路灯的亮度，实现节能。8、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。假设我们正在使用线段树解决区间问题。以下关于线段树的描述，哪一项是不准确的？（）A.线段树通过对区间进行递归划分，建立树形结构来快速回答区间查询B.插入和删除操作在线段树中比较复杂，通常不常使用C.线段树的构建时间复杂度为O(n)，查询和更新操作的时间复杂度为O(logn)D.线段树可以用于求解区间最大值、最小值、和等问题9、设计一个基于ARM的嵌入式系统，实现视频采集和编码，存储到SD卡中，阐述系统架构和软件实现流程。10、设计一个温度传感器电路，能够测量环境温度并将温度值以数字形式显示出来，精度要求在±1℃以内。11、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。12、设计一个基于光电传感器的自动照明控制系统，能够根据环境光线强度自动调节灯光亮度，实现节能和舒适的照明效果。13、在一个长度为n的顺序表中，删除第i个元素（1<=i<=n），需要移动的元素个数为（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-114、设计一个基于USBPD协议的快速充电器，能够根据设备需求提供合适的电压和电流，包括电路设计和协议实现。15、设计一个通信系统中的卷积编码和解码电路，分析其纠错性能和对系统误码率的改善效果。16、设计一个简单的太阳能充电控制器，能够将太阳能电池板输出的电能有效地存储到蓄电池中，并防止过充和过放。17、设计一个基于ZigBee的智能路灯节能系统，能够根据道路上的行人和车辆情况自动调节路灯亮度，实现节能效果。18、想象一个网络数据包的缓存系统，数据包按照到达的先后顺序存储，并且当缓存满时需要删除最早到达的数据包。以下哪种数据结构适合实现这个缓存？（）A.循环队列，能够实现先进先出，并且容易判断满和空的状态B.栈，后进先出，不符合数据包的处理顺序C.优先队列，根据优先级处理，不适合按到达顺序处理D.图，用于表示复杂的关系，不适合简单的数据包缓存19、考虑到一个分布式缓存系统，需要在多个节点之间同步数据，并处理节点的加入和离开。为了实现可靠的数据同步和容错，以下哪种数据结构和技术可能会被用到？（）A.一致性哈希B.分布式锁C.分布式事务D.分布式队列20、在数组实现的顺序队列中，front指针指向队头元素，rear指针指向队尾元素的下一个位置。假设队列的最大容量为10，初始时front=rear=0。进行了5次入队操作和3次出队操作后，队列中的元素个数是多少？（）A.2B.3C.5D.821、在处理大规模数据时，数据结构的性能尤为重要。以下关于数据结构性能优化的描述，不准确的是：（）A.合理选择数据结构和算法可以显著提高程序的性能，例如在频繁插入和删除的场景中使用链表而不是数组B.调整数据结构的存储方式，如使用压缩存储可以减少存储空间，但可能会增加操作的时间复杂度C.利用缓存机制可以提高数据访问的速度，但需要考虑缓存的命中率和替换策略D.数据结构的性能优化只需要关注时间复杂度，空间复杂度可以忽略不计22、设计一个基于FPGA的交通信号灯控制系统，能够根据不同的时间段和车流量自动调整信号灯的时长，实现智能化交通控制。23、设计一个基于FPGA的数字信号加密解密系统，采用对称或非对称加密算法。24、设计一个基于单片机的温度控制系统，能够实时采集温度数据，并通过控制加热或冷却装置将温度稳定在设定范围内，要求精度达到±0.5℃。25、利用模拟电路技术，设计一个高精度的电压基准源电路，输出电压具有极低的温度系数和长期稳定性。26、设计一个基于STM32的物联网网关，能够连接多种传感器并将数据上传到云平台，阐述系统架构和通信方式。27、设计一个基于锁相环（PLL）的频率合成器，输出频率范围为100kHz至1GHz，频率分辨率小于1kHz，给出电路结构和参数计算过程。28、树的存储结构除了常见的二叉树表示法，还有多叉树的表示方法。关于多叉树的存储方式，以下描述哪一项是不正确的？（）A.可以使用孩子兄弟表示法来存储多叉树，便于实现树的遍历和操作B.父指针数组法通过为每个节点存储指向其父节点的指针来表示多叉树C.孩子链表法为每个节点建立一个孩子链表，存储其所有孩子节点的信息D.无论采用哪种存储方式，对多叉树的操作效率都是相同的29、设计一个音频功率放大器，采用甲乙类放大方式，在4Ω负载下输出功率不小于100W，给出电路设计和散热方案。30、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-5kHz。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线心理咨询平台需要记录咨询者的问题、咨询师的回答和咨询进度。设计数据结构来保护用户隐私，并支持咨询记录的查询和统计。2、（本题5分）一个在线音乐制作平台需要管理用户上传的音乐作品、音效素材和项目文件。设计数据结构来优化存储和检索，方便用户创作和分享。3、（本题5分）一家在线医疗平台需要管理患者的病历信息、诊断结果和治疗方案。病历信息包括患者ID、基本信息、症状描述，诊断结果包括诊断ID、患者ID、诊断结论，治疗方案包括方案ID、患者ID、治疗步骤。设计数据结构来存储这些医疗数据，实现患者信息的快速查询、诊断结果的对比分析、治疗方案的跟踪，并保障数据的安全性和隐私性。4、（本题5分）某电商平台需要对商品进行分类管理，并支持快速查询和更新商品信息。请设计合适的数据结构来存储商品分类信息，包括分类名称、编号、父分类等，并实现添加、删除、查找和修改分类的操作。同时，考虑如何优化数据结构以提高操作的效率。5、（本题5分）在一个在线考试系统中，需要管理考试科目、试题、考生答案和成绩等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现考试科目的添加、删除、查找和修改，试题的录入和更新，考生答案的存储和成绩的计算，并能够快速查询考生的成绩和排名。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）链表的环形检测有哪些方法？请详细描述一种方法的实现过程。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的有序链表中，如何进行插入操作以保持链表的有序性，同时处理重复插入的情况。3、（本题5分）深入解释在具有n个元素的链表中，如何删除链表中所有值为指定值的节点，并给出具体的算法步骤和代码实现。4、（本题5分）详细阐述在动态规划中，如何确定最优子结