上海震旦职业学院《数据结构》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数据结构》2023-2024学年第一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、运用电子信息工程知识，设计一个智能电网的监控与管理系统，实现电力参数监测、故障诊断和远程控制。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、设计一个带通有源滤波器电路，中心频率为1kHz，带宽为200Hz，通带增益为5倍，通带波纹小于0.8dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-2kHz。4、设计一个基于Wi-Fi的远程监控系统，使用摄像头采集图像，并通过网络将图像传输到远程客户端进行实时监控。5、设计一个基于微波技术的雷达测距系统，能够准确测量目标物体的距离，并具有较高的分辨率和抗干扰能力。6、假设要实现一个LRU（最近最少使用）缓存淘汰策略，用于管理有限的内存空间以存储经常访问的数据。为了有效地实现这个策略，以下哪种数据结构是关键？（）A.双向链表结合哈希表B.栈结合数组C.队列结合树D.堆结合链表7、设计一个基于模拟比较器和触发器的脉冲整形电路，将不规则脉冲整形为标准脉冲。8、设计一个移动通信系统中的切换控制模块，能够根据信号强度和质量实现平滑切换，分析切换成功率。9、设计一个集成电路制造中光刻胶的选择和涂覆工艺优化方案，提高光刻质量。10、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。11、设计一个基于ADC和微控制器的风速测量系统，能够测量0-30m/s的风速，精度达到0.1m/s。12、设计一个基于LTC3862的降压型DC-DC转换器，输入电压为12V，输出电压为5V/3A，给出电路设计和效率分析。13、设计一个程控放大器，增益可在1至100倍之间程控调节，精度为1%，给出电路设计和控制逻辑。14、设计一个基于光电传感器的物体计数系统，能够准确计数通过检测区域的物体数量。15、设计一个基于无线通信技术的智能环境监测站，能够监测温度、湿度、气压、风速等多种环境参数。16、设计一个高频开关电源，输出电压为24V/10A，效率不低于85%，给出拓扑结构选择和元件参数计算。17、在哈希表中，装填因子是一个重要的概念，以下关于装填因子的描述，正确的是：（）A.装填因子是哈希表中已存储元素的数量与表的容量之比B.装填因子越大，哈希冲突的概率越小，查找效率越高C.装填因子对哈希表的性能没有影响，可以忽略不计D.为了提高哈希表的性能，装填因子应该尽量设置得小一些18、设计一个基于数字信号处理器（DSP）的音频处理系统，能够实现音频滤波、降噪和均衡等功能，提供算法实现和代码优化思路。19、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。20、设计一个智能水质监测传感器节点，能够实时监测水质参数并通过无线方式传输数据，给出节点的硬件设计和低功耗实现。21、假设正在设计一个资源分配系统，需要管理有限的资源，并根据请求的优先级和时间进行分配。以下哪种数据结构可以有效地支持资源的分配和管理？（）A.最小堆，获取最小优先级的请求B.最大堆，处理最高优先级的请求C.链表，顺序分配资源D.数组，通过索引分配资源22、利用电力电子技术设计一个太阳能充电控制器，实现对太阳能电池板输出的电能进行有效管理和存储。23、在排序算法中，选择排序是一种简单的排序方法，以下关于选择排序的描述，正确的是：（）A.选择排序在每一轮选择未排序部分的最小元素，与当前位置的元素交换B.选择排序在最好和最坏情况下的时间复杂度都是O(nlogn)C.选择排序是一种稳定的排序算法，不会改变相同元素的相对顺序D.选择排序的空间复杂度较高，需要额外的大量辅助空间24、链表是一种常见的链式存储结构。在链表中，又分为单链表、双向链表和循环链表等。以下关于链表的叙述中，错误的是（）A.单链表中每个节点只有一个指向后继节点的指针B.双向链表中每个节点有两个指针，分别指向前驱节点和后继节点C.循环链表的尾节点指针指向头节点，形成一个环形结构D.链表的插入和删除操作在任何位置都能高效完成，时间复杂度为O(1)25、设计一个光通信收发模块的驱动电路，能够稳定驱动光收发器件，给出电路设计和性能测试结果。26、运用电子电路知识，设计一个用于工业自动化的压力传感器信号调理电路，将传感器输出信号转换为标准电压或电流信号。27、设计一个高通有源滤波器电路，截止频率为500Hz，通带增益为1倍，通带波纹小于0.5dB，阻带衰减不小于30dB，输入信号频率范围为0-1kHz。28、设计一个基于压力传感器的称重系统，能够测量较大物体的重量，并具有超载报警功能。29、在一棵二叉树中，如果度为2的节点有10个，那么度为0的节点数量可能是（）A.10B.11C.9D.无法确定30、在一个操作系统的进程调度中，多个进程需要竞争CPU资源，系统根据进程的优先级和等待时间进行调度。以下哪种数据结构可以有效地管理进程的状态和信息？（）A.红黑树，平衡存储进程数据B.链表，简单记录进程顺序C.数组，按固定顺序存储进程D.堆，根据优先级调整进程位置二、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某公司的人力资源管理系统需要存储员工的培训记录，如员工编号、培训课程、培训时间、培训成绩等。系统要能够快速查找特定员工的培训记录、按照培训成绩对员工进行排序、新增培训记录、修改培训信息、删除无效记录。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。2、（本题5分）一个在线投票系统需要对投票项目和投票人的选择进行管理。投票项目信息包括项目编号、项目名称、选项等，投票人信息包括投票人编号、选择的选项等。这些信息以线段树的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）统计某个投票项目各个选项的票数；（2）新增一个投票项目；（3）修改投票人的选择；（4）查询票数最多的选项。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）某医院的医生排班管理系统需要存储医生的排班信息，如医生编号、医生姓名、科室、排班日期、上班时间、下班时间等。系统要支持快速查找特定医生的排班、按照上班时间对排班进行排序、新增排班、修改排班以及删除排班。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。4、（本题5分）假设有一个电商网站，需要实时处理大量的订单信息。订单信息包括订单号、商品名称、购买数量、客户姓名、收货地址等。请设计合适的数据结构来存储和管理这些订单数据，并实现订单的快速插入、查找、修改和删除操作，同时能够高效地统计不同商品的销售数量。5、（本题5分）一个在线图书评论系统需要存储用户对图书的评论内容、评分和点赞数。设计数据结构来展示热门评论和最新评论，并支持评论的搜索和排序。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述在拓扑排序中，如何处理存在多个入度为0的顶点的情况。2、（本题5分）解释如何使用递归思想实现对一个二叉树的镜像反转操作。3、（本题5分）论述跳表中多层结构的构建原理和对查找性能的影响。4、（本题5分）说明二叉树的遍历算法在二叉树的按层