兰考三农职业学院《数据结构Ⅱ》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构Ⅱ》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、设计一个数字存储示波器电路，能够测量输入信号的波形、频率、幅度等参数，并且具有存储和回放功能。2、设计一个基于单片机的智能灌溉控制器，能够根据土壤湿度和作物需水规律自动控制灌溉水量和时间。3、设计一个基于光电编码器的电机位置测量系统，能够精确测量电机的转动角度和位置。4、设计一个数字通信系统中的载波同步电路，实现对接收信号载波频率和相位的准确同步，测试同步性能。5、设计一个基于触摸屏的人机交互界面，用于控制和显示一个电子设备的工作状态和参数。6、设计一个基于锁相环技术的频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，分析其相位噪声和频率稳定度。7、归并排序是一种基于分治思想的排序算法。以下关于归并排序的描述，不正确的是（）A.空间复杂度为O(n)B.是一种稳定的排序算法C.最坏、最好和平均时间复杂度均为O(nlogn)D.不能用于链表的排序8、设计一个基于蓝牙的无线传感器网络节点，能够采集温度、湿度和光照强度数据，并传输到上位机，描述节点硬件和软件设计。9、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10、设计一个基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统，能够及时发现火灾并发出警报。11、设计一个智能环境监测系统，能够同时监测多种环境参数如温度、湿度、光照、PM2.5等，并进行数据上传和分析，阐述系统的硬件架构和软件功能。12、运用电子电路知识，设计一个具有过流保护和短路保护功能的直流电源电路。13、对于一个栈，进行入栈和出栈操作时，如果栈顶指针top初始值为-1，当进行了一系列操作后，top的值为0，此时栈的状态是？（）A.栈为空B.栈中只有一个元素C.栈已满D.栈出错14、设计一个音频滤波器参数优化电路，能够根据输入音频信号的特点自动优化滤波器的参数，提高音频质量。15、考虑一个地理信息系统，需要存储和管理地图上的点、线、面等元素的信息，并能够快速地进行空间查询和分析，如判断两个区域是否相交。以下哪种数据结构最适合用于地理空间数据的处理？（）A.R树，支持空间数据的索引和查询B.B+树，高效存储和检索空间数据C.红黑树，保持空间数据的平衡D.哈希树，快速定位空间元素16、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17、设计一个基于光电二极管和运放的光功率测量系统，能够测量不同波长的光功率。18、设计一个数字频率计高精度与多功能电路，能够实现高精度的频率测量，并同时显示周期、占空比等参数。19、当使用数据结构来实现缓存时，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一种常见的淘汰算法。假设一个缓存容量有限，需要不断替换元素。以下关于LRU策略的实现，哪个数据结构可能是最适合的（）A.栈B.队列C.哈希表D.双向链表20、设计一个基于USBType-C接口的电源传输系统，支持PD快充协议，能够提供不同的电压和电流输出，给出硬件设计和协议实现。21、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。22、设计一个音频前置放大器电路，具有低噪声和高增益，给出电路结构和参数选择。23、设计一个光通信中的掺铒光纤放大器（EDFA）驱动电路，实现对EDFA的稳定驱动和增益控制。24、在数据结构中，哈希表是一种用于快速查找的数据结构。以下关于哈希表的描述，不准确的是：（）A.哈希表通过哈希函数将关键字映射到表中的特定位置，实现快速查找B.哈希表的查找、插入和删除操作的平均时间复杂度都接近O(1)C.哈希冲突是指不同的关键字通过哈希函数映射到了相同的位置，解决哈希冲突的方法有开放地址法和链地址法等D.哈希表的性能不受哈希函数的选择和表的装填因子的影响25、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。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述在最短路径算法的变种中，如限制条件下的最短路径（如限制经过的节点数），如何求解。2、（本题5分）详细阐述在一个具有n个元素的堆中，如何利用堆进行Top-K问题的求解。3、（本题5分）详细阐述快速排序的分区过程和递归调用，分析其平均和最坏情况下的时间复杂度。4、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用希尔排序算法选择合适的初始增量？三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个算法，在一个有向图中找出所有能够到达指定终点的起点。2、（本题5分）使用栈结构设计一个表达式计算程序，能够处理包含括号和多种运算符的复杂表达式。3、（本题5分）设计一个希尔排序算法，对给定数组进行排序，分析其分组策略对性能的影响。4、（本题5分）设计一个算法，在一个字符串中找出所有以特定字符为中心的最长回文子串。5、（本题5分）设计一个数据结构，用于存储一个公司员工的信息，包括姓名、工号、部门、工资等，实现插入、删除、查找和遍历操作。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某物流企业的货物跟踪系统需要记录货物的发货地、收货地、运输路径、当前位置、预计到达时间等信息。设计数据结构来实时更新货物运输状态，支持按发货地、收货地等条件进行查询，能够及时处理运输过程中的异常情况。2、（本题10分）某电商平台的优惠券发放系统需要对优惠券的类型、面额、使用条件和发放记录进行管理。优惠券信息包括优惠券编号、类型、面额、使用条件、发放记录等。考虑使用十字链表来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询某种类型优惠券的剩余数量；（2）为用户发放优惠券并记录；（3）用户使用优惠券时进行核销；（4）统计不同面额优惠券的发放比例。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题10分）某医院的病历管理系统需要对