河南师范大学《数据结构编程实践》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页河南师范大学

《数据结构编程实践》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、考虑一个在线投票系统，需要实时统计每个选项的投票数量，并能够快速返回得票最多的选项。以下哪种数据结构可以有效地支持这个功能？（）A.数组，存储每个选项的票数B.链表，记录投票信息C.哈希表，将选项作为键，票数作为值D.最大堆，始终保持最大票数在堆顶2、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3、设计一个基于蓝牙低能耗（BLE）技术的智能手环通信系统，实现与手机的数据交互和健康监测功能。4、设计一个基于无线通信模块的远程抄表系统，实现对电表、水表、气表数据的远程采集。5、已知一个栈的进栈序列为1，2，3，4，5。则下列序列中，不可能是出栈序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，56、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，其左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。在对二叉搜索树进行中序遍历时，得到的节点值序列是：（）A.无序的B.升序的C.降序的D.随机的7、设计一个直流稳压电源，能够将输入的不稳定直流电压转换为稳定的输出电压，输出电压可在一定范围内调节，给出电路原理图和元件参数选择。8、利用数字电路技术，设计一个地铁自动检票系统，实现车票验证、扣费和闸机控制功能。9、设计一个音频滤波器组，实现对不同频段音频的分离和处理，给出电路结构和滤波器参数设计。10、设计一个基于USBType-C接口的电源适配器，能够提供多种输出电压和电流，包括电路设计和协议支持。11、利用数字逻辑电路设计一个数字电压表，能够测量直流电压并以数字形式显示，给出测量精度和量程。12、设计一个集成电路测试中的故障模拟和诊断系统，提高故障检测率和定位精度。13、设计一个音频功率放大器，采用甲类放大方式，在8Ω负载下输出功率不小于10W，给出电路设计和热设计。14、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。15、使用集成电路设计一个运算放大器，给出性能指标要求和电路设计方案，并进行仿真验证。16、假设要实现一个高效的缓存淘汰策略，除了LRU之外，还有一种常见的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪种数据结构可以方便地实现FIFO策略？（）A.队列，先进先出的特性符合FIFO要求B.栈，后进先出，不符合FIFO策略C.堆，用于优先级排序，不适合FIFOD.链表，需要额外的逻辑来实现FIFO17、假设要设计一个算法来找出一个整数数组中所有出现次数超过一半的元素。以下哪种数据结构和算法的结合可能是最有效的？（）A.哈希表记录元素出现次数，然后筛选出次数超过一半的元素B.排序数组，然后通过遍历找出出现次数超过一半的元素C.栈，存储元素并进行比较，难以实现此功能D.队列，先进先出，不适合统计元素出现次数18、设计一个基于传感器的环境监测系统，能够同时监测温度、湿度、光照强度等环境参数，并通过无线方式传输数据。19、设计一个数字信号处理中IIR滤波器和FIR滤波器的性能比较方案，在相同条件下分析滤波效果和资源消耗。20、设计一个基于Wi-Fi的无线视频监控系统，实现实时视频传输和远程控制，阐述系统组成和网络配置。21、设计一个基于Arduino的智能灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的开启和关闭，实现精准灌溉。22、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。23、设计一个无线通信收发系统，工作频率在2.4GHz，采用FSK调制解调方式，通信距离达到100米，详细阐述系统的硬件设计和软件实现。24、设计一个数字频率计电路，能够测量频率范围为1Hz-100MHz的正弦波、方波和脉冲波信号，测量精度不低于0.1%。25、基于通信编码技术设计一个纠错编码系统，能够对传输的数据进行编码和纠错，提高数据传输的可靠性。26、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。27、对于一个有n个顶点的无向图，如果采用邻接矩阵存储，其空间复杂度为？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)28、在一个股票交易系统中，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速计算某一时间段内的股票价格均值和波动率。为了支持这些功能，以下哪种数据结构可能是合适的？（）A.滑动窗口结合队列B.双端队列结合堆C.优先队列结合栈D.链表结合树29、堆是一种特殊的数据结构，常用于实现优先队列。在最大堆中，以下说法错误的是（）A.父节点的值大于等于子节点的值B.可以通过堆排序实现升序排列C.插入和删除元素的时间复杂度均为O(logn)D.堆一定是完全二叉树30、设计一个基于FPGA的视频压缩系统，采用H.264或H.265编码标准，实现视频数据的压缩。二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某电商平台的商品推荐系统需要根据用户的浏览和购买历史为用户推荐商品。系统需要存储用户的行为数据，包括用户编号、商品编号、浏览时间、购买时间等。请设计合适的数据结构和算法，能够快速分析用户行为，为用户生成个性化的商品推荐，并给出代码实现和性能评估。2、（本题5分）某在线电影票务系统需要处理影片信息、场次安排、座位预订和票房统计。设计合适的数据结构和算法，实现票务销售的高效管理。3、（本题5分）某公司的员工管理系统需要存储员工的个人信息，如姓名、工号、部门、职位、薪资等。请设计合适的数据结构来存储员工信息，支持按部门、职位等条件进行快速查询和排序，并能够方便地进行员工信息的添加、删除和修改操作。4、（本题5分）一个健身房的会员管理系统需要存储会员信息，如会员编号、会员姓名、会员类型、会员期限、消费记录等。系统要能够快速查找特定会员、按照消费金额对会员进行排序、新增会员、修改会员信息以及删除会员。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。5、（本题5分）一个在线图书馆系统需要管理大量的图书信息，包括书名、作者、ISBN号、出版年份、馆藏数量等。设计一种数据结构来存储这些图书信息，实现图书的添加、删除、查找、借阅和归还操作，并能够快速统计各类图书的馆藏数量和借阅频率。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入解释在具有n个顶点和e条边的无向图中，如何使用普里姆（Prim）算法求解次小生成树，并说明算法的思路和关键步骤。2、（本题5分）论述在最短路径算法的并行化实现中，如何划分任务和协调计算以提高效率。3、（本题5分）对于一个具有n个元素的数组，如何使用插入排序算法对近乎有序的数组进行排序？4、（本题5分）