重庆建筑工程职业学院《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构》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、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。2、设计一个基于FPGA的数字信号滤波系统，实现FIR和IIR滤波器，参数可在线调整。3、假设正在设计一个公交换乘系统，需要存储各个公交站点之间的线路和换乘信息，并且能够快速规划出最优的换乘路线。以下哪种数据结构和算法可能是最有用的？（）A.图结构，结合迪杰斯特拉算法求解最短路径B.树结构，通过深度优先搜索规划路线C.链表，顺序存储换乘信息D.哈希表，快速查找站点之间的连接4、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。5、在哈希表的性能优化中，处理哈希冲突是关键。以下关于哈希冲突处理方法的比较，错误的是（）A.开放地址法在装填因子较小时性能较好B.链地址法在处理冲突时不需要探查空闲位置C.开放地址法的空间利用率通常高于链地址法D.链地址法在删除元素时比开放地址法更复杂6、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。7、设计一个基于运算放大器的比较器阵列电路，能够同时比较多个输入信号的大小。8、设计一个基于CPLD的脉冲宽度调制（PWM）发生器，实现可调占空比的PWM信号输出，给出电路设计和性能测试。9、设计一个基于单片机的智能灌溉系统，根据土壤湿度和气象条件自动控制灌溉水量和时间。10、根据通信原理，设计一个无线局域网（WLAN）的接入点（AP）设备，实现多用户的高速无线接入。11、设计一个数字电路中的计数器扩展方案，实现更高进制的计数功能，进行功能验证和性能测试。12、线段树是一种用于处理区间查询和更新的数据结构。关于线段树的应用，以下描述哪一项是不正确的？（）A.可以用于快速计算数组某一区间的和、最大值、最小值等B.对于频繁的区间更新操作，线段树能够高效地处理C.线段树的构建和查询操作的时间复杂度均为O(logn)D.线段树只能用于处理数值类型的数据，不能处理其他类型的数据13、设计一个基于FPGA的数字信号调制解调系统，支持AM、FM、PM等调制方式。14、堆是一种特殊的树形数据结构，常用于实现优先队列。在堆的操作中，以下描述错误的是（）A.大根堆中，根节点的值大于其左右子节点的值B.小根堆中，根节点的值小于其左右子节点的值C.可以通过堆排序算法对数组进行排序D.堆的插入和删除操作时间复杂度为O(n)15、设计一个音频信号发生器，能够产生不同频率和幅度的正弦波、方波、三角波等信号，提供电路设计和输出信号测试结果。16、设计一个基于单片机的智能垃圾桶，当垃圾装满时自动发送信号通知清理。17、根据通信原理，设计一个卫星通信地面接收站的前端电路，能够接收和解调卫星信号。18、考虑一个在线考试系统，需要存储大量的试题，并能够根据试题的类型、难度等属性进行快速的检索和排序。同时，系统要支持试题的添加、修改和删除操作。在这种情况下，以下哪种数据结构可能是最佳的选择？（）A.堆，便于快速排序和获取极值试题B.字典树，适合对字符串类型的试题进行高效存储和检索C.平衡二叉树，保持平衡以提高查找效率D.环形链表，实现试题的循环展示和操作19、设计一个基于光电传感器的自动门控制系统，当有人靠近时自动开门，一段时间后自动关门。20、设计一个音频放大器，要求具有一定的增益、低失真和宽频带，给出放大器的电路设计、参数计算以及性能测试方案。21、设计一个数字频率计高精度电路，能够实现更高精度的频率测量，精度达到±0.01Hz。22、选择排序也是一种基本的排序算法。以下关于选择排序的描述，错误的是（）A.每一轮从待排序序列中选择最小的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序的时间复杂度为O(n²)，但在某些情况下比冒泡排序性能好C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序不需要额外的存储空间，空间复杂度为O(1)23、设计一个数字通信系统中的扰码生成和解扰电路，分析扰码对信号频谱的影响。24、设计一个基于ZigBee技术的智能仓储货物定位系统，能够实时获取货物的位置信息。25、在数据结构的实际应用中，根据不同的需求选择合适的数据结构非常重要。以下场景中，不适合使用链表的是（）A.需要频繁在表头或表尾进行插入和删除操作B.对数据的随机访问要求较高C.数据量不确定，需要动态分配内存D.存储空间有限，需要节省内存26、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树可能存在的不平衡问题而提出的。以下关于平衡二叉树的说法，正确的是：（）A.平衡二叉树在插入和删除操作后，通过旋转等操作始终保持树的高度平衡B.平衡二叉树的查找效率一定高于普通二叉搜索树C.平衡二叉树的构建和维护比较简单，不需要复杂的算法D.所有的平衡二叉树都是完全二叉树27、在数据结构的存储中，稀疏矩阵有着特殊的存储方式。假设我们正在处理一个稀疏矩阵。以下关于稀疏矩阵存储的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以使用三元组表、十字链表等方式来存储稀疏矩阵，节省存储空间B.稀疏矩阵的存储方式选择取决于矩阵的稀疏程度和操作需求C.对于频繁进行矩阵乘法的稀疏矩阵，使用压缩存储方式可能会降低效率D.无论稀疏矩阵的规模多大，使用任何存储方式的效果都相同28、设计一个基于数字电路的简单密码锁系统，要求能够通过输入正确的数字密码解锁，密码错误时有报警提示，且密码可修改。29、设计一个音频滤波器自动切换电路，能够根据输入音频信号的类型自动切换不同的滤波器，提高音频处理效果。30、利用数字逻辑电路设计一个密码锁控制系统，通过输入正确的密码实现开锁，具有错误输入报警功能。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某在线音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理，以便为用户提供个性化的音乐推荐。设计数据结构来存储这些信息，并设计算法实现个性化推荐功能。2、（本题5分）某在线音乐平台的歌曲管理系统需要存储歌曲信息，如歌曲编号、歌曲名称、歌手、专辑、播放次数等。系统要实现快速查找特定歌曲、按照播放次数对歌曲进行排序、新增歌曲、删除歌曲以及更新歌曲的播放次数。请确定合适的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，同时讨论性能优化方法。3、（本题5分）某旅游预订平台需要管理酒店的房间信息、预订状态和价格。设计一种数据结构和算法，能够快速地查询可预订房间、处理预订操作，并根据预订情况动态调整价格。4、（本题5分）一个电商网站的推荐系统需要根据用户的浏览历史和购买行为为用户推荐相关商品。用户的行为数据以字符串的形式存储，使用后缀树来处理这些数据。请设计算法实现以下功能：（1）查找具有相似浏览历史的用户；（2）根据用户的当前浏览行为预测可能感兴趣的商品；（3）更新用户的行为数据；（4）处理大量用户数据时，如何优化后缀树的性能。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。5、（本题5分）某电商直播平台需要记录主播的信息、直播时间、商品销售数据和观众互动情况。设计数据结构来支持平台的运营分析和主播管理。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明在一棵二叉树中，如何进行前序遍历、中序遍历和后序遍历，并分别给出它们的递归算法和非递归算法的实现思路。2、（本题5分）论述在最短路径算法的并行化实现中，如何划分任务和协调计算以提高效率。3、（本题5分）论述在冒泡排序中，如何通过优化减少不必要的比较次数，提高算法效率。4、（本题5分）论述如何在一个无序数组中查找前k大的元素，给出高效的算法思路和实现。5、（本题5