西南林业大学《数据结构基础》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构基础》2023-2024学年第二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2分，共40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值的±1℃范围内。2、设计一个简单的工业以太网通信节点，实现与工业以太网网络的连接和数据交换，描述节点的硬件结构和通信协议。3、设计一个简单的机器人手臂控制系统，能够实现多个关节的运动控制，包括电机驱动和位置反馈控制，阐述控制算法和系统实现。4、设计一个数字音频处理系统，能够实现音频的采集、编码、存储和播放，具备一定的音频特效处理功能。5、在一个实时操作系统中，任务调度是一个关键问题，需要根据任务的优先级、截止时间等因素进行快速的调度决策。以下哪种数据结构和算法常用于实时任务调度？（）A.优先级队列和调度算法B.栈和后进先出调度C.队列和先进先出调度D.集合和随机调度6、设计一个基于ZigBee技术的无线智能家居安防系统，能够实时监测门窗状态、烟雾浓度、入侵情况等，并进行报警。7、设计一个基于PLC的制药厂反应釜控制系统，实现对反应温度、压力、搅拌速度等参数的精确控制。8、在一个电商网站的订单处理系统中，需要按照订单生成的时间顺序依次处理订单，同时能够在任意时刻查看最早未处理的订单。以下哪种数据结构能够满足这种需求？（）A.顺序表，按顺序存储订单，但插入和删除操作可能导致大量元素移动B.链表，便于插入和删除，但不便于快速获取最早订单C.栈，后进先出，不符合订单处理的顺序要求D.队列，先进先出，符合订单按时间顺序处理的需求9、考虑哈希表这种数据结构，它通过哈希函数将键映射到存储位置。假设需要快速查找和插入大量的数据，并且数据的分布比较均匀。以下关于哈希表的负载因子，哪个说法是正确的（）A.负载因子越大，哈希表的性能越好B.负载因子越小，哈希表的性能越好C.负载因子对哈希表的性能没有影响D.负载因子应根据具体情况选择一个合适的值10、当需要构建一个能够表示家族关系的树形数据结构时，假设每个节点代表一个家庭成员，并且需要方便地查找某个成员的祖先和后代。以下哪种树形结构最合适？（）A.二叉树B.二叉搜索树C.多叉树D.红黑树11、在一个需要快速判断两个字符串是否具有相同字符集合的场景中，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.利用哈希表统计每个字符串中字符的出现次数，然后比较B.对字符串进行排序，然后比较排序后的结果C.使用树存储字符串的字符，然后进行比较D.通过栈对字符串进行处理和比较12、当使用树结构来存储数据时，平衡二叉树是为了保证树的高度平衡，从而提高查找效率。假设一个平衡二叉树由于插入操作导致失衡，以下哪种调整方法可以恢复平衡（）A.旋转操作B.重新构建整棵树C.忽略失衡，继续进行操作D.以上方法都不行13、哈希表的装填因子越大，发生冲突的可能性就越大。假设一个哈希表的容量为10，当前存储了8个元素，装填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.214、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的说法，错误的是（）A.采用分治的思想B.平均时间复杂度为O(nlogn)C.最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)，但概率较小D.是一种稳定的排序算法15、设一棵二叉树的中序遍历结果为ABCDEFG，前序遍历结果为DBAECFG，则后序遍历结果为（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG16、设计一个数字鉴相器，能够测量两个输入信号的相位差，精度达到1度，给出电路结构和工作原理。17、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。18、设计一个简单的雷达测距系统，能够测量目标物体的距离，并显示测量结果，分析其测量精度和误差来源。19、图的广度优先搜索使用队列来实现，在搜索过程中，以下哪个操作是关键的？（）A.入队未访问的邻接顶点B.出队当前顶点C.标记已访问的顶点D.以上操作都很关键20、在一个编译器的符号表实现中，需要存储变量名、类型、作用域等信息，并能够快速查找、插入和删除符号。以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.红黑树，平衡的搜索结构B.链表，动态操作方便C.栈，后进先出管理符号D.队列，先进先出处理符号二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）队列是一种常见的数据结构，论述其先进先出的特性，以及如何用循环队列来解决假溢出问题。2、（本题5分）深入分析在具有n个元素的数组中，如何实现计数排序，以及其适用的场景和限制条件。3、（本题5分）详细阐述哈夫曼树的构建过程和原理，说明哈夫曼编码的生成方法以及其在数据压缩中的优势。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，在有序链表中查找中位数节点，输出节点值。2、（本题5分）设计一个算法，判断给定的图是否为连通图，如果不是，输出连通分量的个数和各连通分量的节点。3、（本题5分）设计一个程序，使用字符串匹配的BF算法和KMP算法，对给定的主串和子串进行匹配，输出匹配结果和比较次数。4、（本题5分）设计一个程序，使用图的数据结构表示物流配送网络中的车辆调度，实现车辆的最优路径和任务分配功能。5、（本题5分）设计一个算法，在一个带权无向图中找出所有权值构成等比数列的边。四、综合题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）在一个在线游戏中，玩家的角色信息需要被实时更新和存储。角色信息包括角色ID、角色名、等级、经验值、装备列表、技能列表等。设计一种数据结构来存储这些角色数据，以便能够快速查询角色的详细信息、按照等级进行排序、更新角色的经验值和装备，并处理多个玩