南京艺术学院《数据结构（Ⅰ）》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构（Ⅰ）》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15个小题，每小题1分，共15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STM32的智能农业灌溉系统，能够根据土壤湿度和气象数据自动控制灌溉设备的运行，实现精准灌溉和水资源节约。2、利用锁相环技术设计一个频率合成器，能够输出稳定的、可调节的频率信号，给出频率合成器的整体架构和各部分的详细设计。3、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。4、利用传感器设计一个自动照明控制系统，根据环境光线强度自动控制灯光的开启和关闭，并可以调节灯光亮度。5、归并排序同样是一种分治算法，它将数组不断地分成两半，然后将两半合并成一个有序的数组。归并排序的空间复杂度主要取决于：（）A.数组的初始大小B.递归的深度C.合并操作的次数D.数据的分布情况6、设计一个无线遥控器智能学习电路，能够学习其他遥控器的编码，实现一个遥控器控制多个设备。7、设计一个基于FPGA的UART通信模块，波特率可设置，数据位、停止位可配置，给出硬件实现和测试方案。8、利用电力电子技术设计一个直流电机驱动器，实现电机的正反转、调速和制动控制。9、设计一个基于数字逻辑的电梯控制系统，实现电梯的上下运行、楼层停靠和超重报警等功能。10、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11、设计一个太阳能充电控制器，能够对太阳能电池板的输出进行控制和管理，实现对蓄电池的有效充电，包括电路设计和控制策略。12、B树和B+树常用于数据库和文件系统中。假设我们正在分析一个B树的结构。以下关于B树和B+树的描述，哪一项是不准确的？（）A.B树的阶数越大，树的高度越小，查找效率越高B.B+树的所有叶子节点通过指针连接成一个链表，便于范围查询C.B树和B+树在插入和删除节点时，都需要进行分裂和合并操作来保持树的结构D.B树和B+树只适用于数据量较小的情况，对于大规模数据不适用13、运用通信网络技术，设计一个智能工厂的5G专网方案，满足工业生产中对低延迟、高可靠通信的需求。14、设计一个高频射频放大器电路，工作频率在5GHz，增益大于20dB，给出电路结构和稳定性分析。15、假设正在开发一个股票交易系统，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速地找出价格涨幅最大和跌幅最大的股票。同时，要支持对股票价格的历史数据进行分析。以下哪种数据结构和算法的搭配最适合这个系统？（）A.最大堆和最小堆，分别存储涨幅和跌幅最大的股票信息B.红黑树和中序遍历，获取股票价格的排序C.跳表和插入排序，更新股票价格数据D.线段树和归并排序，分析股票价格历史数据二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入探讨在一个具有n个元素的循环队列中，如何有效地判断队列是否已满。2、（本题5分）在一个具有n个顶点的有向图中，如何判断图中是否存在回路？3、（本题5分）描述二叉树的遍历算法在二叉树的路径问题变种（如路径之和为给定值的路径数量）中的应用。4、（本题5分）解释什么是后缀表达式，说明如何将中缀表达式转换为后缀表达式，并利用栈实现后缀表达式的求值。三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某学校的选课系统需要记录课程和学生的选课信息。课程有课程ID、课程名称、授课教师、容量等，学生选课信息包括学生ID、课程ID。请设计数据结构来管理选课数据，能够快速查询课程余量、学生选课情况、退选和补选操作，并统计每门课程的选课人数。2、（本题5分）一家电商平台的物流跟踪系统需要记录包裹的运输轨迹，包括包裹单号、运输节点、到达时间、运输状态。请设计数据结构来存储运输轨迹数据，能够快速查询包裹的当前位置、历史轨迹、预计到达时间，并统计不同运输节点的处理效率。3、（本题5分）某旅游公司的旅游线路管理系统需要存储旅游线路的信息，如线路编号、线路名称、行程安排、价格、成团人数等。系统要能够快速查找特定线路、按照价格对线路进行排序、新增旅游线路、修改线路信息、删除冷门线路。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。4、（本题5分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。5、（本题5分）一个在线视频会议系统需要对参会人员的状态和发言顺序进行管理。参会人员信息包括人员编号、姓名、状态（在线/离线）、发言顺序等。这些信息以三元组表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）查询在线参会人员名单；（2）调整参会人员的发言顺序；（3）人员离线时更新状态；（4）统计发言次数超过一定阈值的人员数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用合适的数据结构存储一个医院的患者病历信息（患者编号、姓名、病症、诊断结果等），并支持按照病症进行分类查询和统计。2、（本题10分）设计一个程序，使用图的数据结