云南新兴职业学院《数据结构C1》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构C1》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、设计一个数字锁相环频率合成器，能够输出频率在1MHz至1GHz范围内连续可调的正弦波，给出系统架构和关键技术。2、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。3、设计一个基于Arduino的智能温室控制系统，能够自动调节温室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，为植物生长提供最佳环境。4、设计一个基于ZigBee技术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状态监测。5、设计一个基于单片机的智能血压计系统，能够准确测量人体血压，并通过蓝牙将测量数据传输到手机APP进行记录和分析。6、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℃。7、在图的存储结构中，邻接多重表主要用于无向图的存储。对于邻接多重表的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.邻接多重表能够减少在无向图中存储边时的冗余信息B.便于对边进行删除和插入操作C.邻接多重表的空间复杂度比邻接表低D.邻接多重表在查找边的信息时效率比邻接矩阵高8、设计一个基于STM32的无人机飞行控制系统，实现姿态稳定、高度控制和航线规划，给出系统组成和控制算法。9、设计一个基于单片机的智能空气质量监测系统，能够监测多种污染物浓度并进行报警。10、设计一个基于FPGA的数字信号编码系统，实现曼彻斯特编码、NRZ编码等常见编码方式。11、设计一个数字通信系统中的同步电路，包括位同步、帧同步和网同步模块，测试其同步性能。12、平衡二叉树是为了改进二叉搜索树在某些情况下退化为链表的情况而设计的。AVL树是一种常见的平衡二叉树，通过旋转操作来保持树的平衡。当在AVL树中插入一个新节点导致失衡时，可能需要进行单旋转或双旋转操作来恢复平衡。以下关于AVL树旋转操作的描述，错误的是：（）A.旋转操作可以保持二叉树的性质B.旋转操作的目的是调整节点的位置，使树重新平衡C.单旋转和双旋转操作一定能使树的高度降低D.旋转操作的时间复杂度为O(1)13、设计一个基于传感器网络的农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、光照强度、风速等参数，为农业生产提供数据支持。14、设计一个用于工业机器人视觉引导的图像处理系统，能够实现工件识别和定位，给出系统硬件和软件设计。15、在一个哈希表中，解决冲突的方法有多种，以下哪种方法在处理冲突时可能会导致“二次聚集”现象？（）A.线性探测法B.链地址法C.再哈希法D.建立公共溢出区16、树的存储方式有多种，如双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假设要快速找到一个节点的父节点，以下哪种存储方式可能最为合适？（）A.双亲表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同17、设计一个数字图像处理中的图像增强算法，并在不同类型的图像上进行应用和效果评估。18、考虑到一个图像识别系统，需要对图像中的像素进行快速的邻域访问和操作，以检测图像的特征。以下哪种数据结构可以有效地支持这种邻域操作？（）A.二维数组B.十字链表C.邻接表D.矩阵19、假设在一个基因序列分析程序中，需要快速比较两个基因序列的相似性，并找出最长的公共子序列。为了实现这个功能，以下哪种数据结构和算法可以被应用？（）A.动态规划结合二维数组B.贪心算法结合链表C.回溯算法结合栈D.分治算法结合树20、队列也是一种常见的数据结构，与栈有不同的特点。对于队列的操作，以下说法正确的是：（）A.队列的插入操作在队尾进行，删除操作在队头进行，遵循先进先出原则B.队列的插入和删除操作都可以在队头或队尾进行，没有固定限制C.队列的元素存储可以采用链式存储结构，也可以采用顺序存储结构，但链式存储结构更优D.队列在进行插入操作时，可能会出现队满但仍有存储空间未被使用的情况21、根据传感器技术，设计一个用于工业环境的粉尘浓度监测系统，及时预警粉尘超标情况。22、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23、跳表是一种可以替代平衡树的数据结构。假设我们正在使用跳表进行数据存储。以下关于跳表的描述，哪一项是不准确的？（）A.跳表通过随机增加索引层次来提高查找效率B.插入和删除操作可能会影响跳表的索引结构，需要进行相应的调整C.跳表的平均查找、插入和删除时间复杂度均为O(logn)D.跳表的空间复杂度比平衡树低，更适合内存紧张的场景24、设计一个基于蓝牙5.2的无线耳机，能够实现高品质音频播放和降噪功能，续航时间不小于20小时。25、设计一个基于FPGA的图像边缘检测系统，能够对输入的图像进行实时边缘检测，并输出检测结果。26、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。27、设计一个数字频率合成器扩展电路，能够增加频率合成器的输出频率范围和精度，并且具有相位调制功能。28、设计一个数字温度计，采用热电偶传感器，能够测量-50℃至150℃的温度范围，精度为0.5℃，说明硬件连接和信号调理。29、设计一个数字示波器探头电路，能够将输入信号转换为适合示波器测量的信号，并且具有衰减和补偿功能。30、假设要实现一个优先队列，其中元素的优先级可以动态改变，并且能够快速调整队列的顺序。以下哪种数据结构可以满足这样的需求？（）A.二叉堆B.斐波那契堆C.二项堆D.左偏树二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个在线游戏的玩家信息管理系统需要存储玩家的信息，如玩家编号、玩家昵称、游戏等级、游戏积分、在线状态等。系统要实现快速查找特定玩家、按照游戏积分对玩家进行排名、新增玩家、删除玩家以及更新玩家的在线状态和游戏等级。请确定合适的数据结构，并详细说明算法和代码实现，同时讨论性能优化策略。2、（本题5分）某公司的员工信息（包括员工编号、姓名、年龄、部门、工资等）以哈希表的形式存储。由于公司规模扩大，员工数量急剧增加，导致哈希冲突频繁。请提出改进方案，重新设计哈希函数和解决冲突的方法，并分析改进后的时间复杂度和空间复杂度。同时，实现以下功能：（1）查找特定员工的信息；（2）统计每个部门的员工人数。3、（本题5分）某公司的人力资源管理系统需要存储员工的培训记录，如员工编号、培训课程、培训时间、培训成绩等。系统要能够快速查找特定员工的培训记录、按照培训成绩对员工进行排序、新增培训记录、修改培训信息、删除无效记录。请设计合理的数据结构和算法，并提供代码实现和性能分析。4、（本题5分）某电商平台的物流跟踪系统需要记录订单的发货信息、运输路径、当前位置和预计到达时间等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现物流信息的实时更新和查询，能够根据运输情况及时调整预计到达时间，并为用户提供准确的物流跟踪服务。5、（本题5分）假设一个社交平台的活动组织系统需要记录活动信息、参与者信息和活动流程。活动信息包括活动ID、活动名称、组织者ID、活动时间、活动地点，参与者信息包括参与者ID、活动ID、报名时间，活动流程包括流程ID、活动ID、流程描述、时间安排。请设计数据结构来管理活动数据，实现活动的创建、参与者管理、流程跟踪，并生成活动总结报告。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）论述在AVL树中，插入操作导致失衡后，如何进行单旋转和双旋转调整。2、（本题5分）深入分析在具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用克鲁斯卡尔（Kruskal）算法求解最小瓶颈生成树，并说明其特点和应用场景。3、（本题5分）分析在字符串匹配中，如何结合多种算法提高匹配效率。4、（本题5分）详细说明如何在一个二叉搜索树中删除一个节点，并保持