哈尔滨师范大学《数据结构与算法设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、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、数据结构的实现可以使用多种编程语言。以下关于不同编程语言中数据结构实现的特点，不正确的是：（）A.C语言实现数据结构通常需要手动管理内存B.Java中的数据结构具有自动内存管理和丰富的类库支持C.Python中的数据结构使用简单，但性能可能不如其他语言D.不同编程语言中数据结构的实现原理和效果完全相同2、快速排序是一种高效的排序算法。以下关于快速排序的描述，不正确的是：（）A.快速排序通过选择一个基准元素，将数组分为两部分，然后对这两部分分别进行排序B.快速排序在平均情况下的时间复杂度为O(nlogn)C.快速排序是一种稳定的排序算法D.快速排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)3、设计一个基于FPGA的视频压缩编码系统，实现H.264或H.265编码，给出硬件设计和资源利用。4、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。5、利用模拟电路技术，设计一个高精度的电压基准源电路，输出电压具有极低的温度系数和长期稳定性。6、设计一个计算机网络中的小型路由器，实现不同网段之间的数据转发功能，配置相关路由协议。7、利用射频电路设计一个手机信号放大器，提高特定区域内的手机信号强度和质量。8、设计一个基于单片机的智能家电能耗监测系统，实时监测家电的用电情况并进行数据分析。9、根据传感器原理，设计一个用于智能家居的人体红外感应系统，能够实现自动开灯、关空调等智能控制。10、设计一个基于单片机的太阳能路灯控制器，根据光照和时间自动控制路灯的开关和亮度。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、设计一个基于51单片机的智能车库门控制系统，能够通过遥控器和手机APP控制车库门的开启和关闭，并具备防夹功能。13、在数据结构的应用中，栈可以用于表达式求值。以下关于栈在表达式求值中的作用，哪一项描述是不正确的？（）A.栈可以用来存储操作数和运算符，按照特定的规则进行计算B.遇到运算符时，从栈中弹出相应数量的操作数进行运算，将结果压入栈中C.对于中缀表达式，直接使用栈进行求值，无需进行任何转换D.栈在处理括号和优先级时发挥重要作用，能够正确计算复杂的表达式14、设计一个基于锁相环的频率合成器系统，能够输出频率范围为10MHz-1GHz，频率分辨率为1Hz，相位噪声小于-120dBc/Hz@1kHz偏移。15、选择排序是另一种常见的排序算法。以下关于选择排序的说法中，不正确的是（）A.选择排序每次从待排序序列中选择最小（或最大）的元素放到已排序序列的末尾B.选择排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.选择排序的空间复杂度为O(1)D.选择排序是一种稳定的排序算法16、设计一个温度传感器网络数据分析电路，能够对温度传感器网络采集的数据进行分析和处理，并且具有预警功能。17、设计一个基于蓝牙模块和手机应用的智能家居遥控器，实现对家居设备的远程控制。18、设计一个基于数字锁相环和分频器的时钟信号生成系统，产生各种频率的时钟信号。19、设计一个高频功率放大器电路，工作频率在100MHz以上，输出功率不小于10W，效率不低于50%，给出电路结构和调试方法。20、在数据结构的性能评估中，时间复杂度和空间复杂度是重要的指标，以下关于它们的说法，错误的是：（）A.时间复杂度反映了算法执行所需的时间与输入规模之间的关系B.空间复杂度反映了算法执行所需的存储空间与输入规模之间的关系C.优先考虑时间复杂度较低的算法，空间复杂度可以忽略不计D.对于一些特殊的应用场景，可能需要在时间复杂度和空间复杂度之间进行权衡21、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。22、设计一个简单的光电编码器接口电路，能够准确读取编码器的输出信号，用于位置测量，阐述电路原理和接口程序。23、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24、设计一个基于单片机的智能门禁系统，能够通过指纹、密码或刷卡进行身份验证，控制门的开关。25、根据通信原理，设计一个无线传感器网络的时间同步协议，确保节点之间的时间一致性。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入解释在归并排序算法中，如何将两个已排序的子序列合并为一个有序序列，以及归并排序的时间和空间复杂度。2、（本题5分）详细阐述在一个具有n个元素的堆中，如何进行堆的合并操作。3、（本题5分）解释图的深度优先遍历和广度优先遍历的算法思想，并比较它们在不同情况下的优劣。4、（本题5分）论述AVL树和红黑树在实时系统中的应用差异。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在平衡二叉搜索树中，设计通过平衡调整操作提高查找性能的算法。2、（本题5分）设计一个程序，以二叉树的形式表示音乐播放列表的结构，实现歌曲的查找和播放顺序调整功能。3、（本题5分）利用图数据结构设计一个城市停车场车位分配系统，提高车位利用率。4、（本题5分）分析在字符串匹配中利用后缀自动机提高匹配效率的设计和实现。5、（本题5分）设计一个基于循环队列的数据结构，实现入队、出队和判断队列是否为空满的操作。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商平台的促销活动管理系统需要记录活动信息、参与商品、优惠规则和用户参与情况等。设计一种数据结构来存储这些信息，实现活动的创建、修改和删除，参与商品的添加和删除，优惠规则的设置和计算，以及用户参与情况的记录和统计，并能够实时监控活动效果和调整策略。2、（本题10分）一个股票交易系统需要实时处理大量的股票交易数据，包括股票代码、交易时间、交易价格、交易数量、买卖方向等。请设计数据结构来存储和管理这些交易数据，能够快速查询特定股票的交易记录、按时间排序交易、计算某段时间内的股票均价，并支持新交易的插入和旧交易的删除。3、（本题