湖北師范大學(xué)文理學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖北師范大學(xué)文理學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個簡單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。2、設(shè)計一個簡單的無線遙控系統(tǒng)，控制距離不小于50米，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個設(shè)備的開關(guān)控制，說明系統(tǒng)組成和編碼方式。3、使用單片機設(shè)計一個智能溫度控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)設(shè)定溫度自動控制加熱或制冷設(shè)備，保證環(huán)境溫度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。4、使用單片機設(shè)計一個智能心率監(jiān)測手環(huán)，能夠?qū)崟r監(jiān)測佩戴者的心率并進行異常報警。5、設(shè)計一個基于藍牙的無線鼠標，能夠與計算機進行穩(wěn)定的無線連接，實現(xiàn)鼠標的基本操作功能。6、設(shè)計一個基于單片機的溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集環(huán)境溫度，當溫度超過設(shè)定閾值時，啟動相應(yīng)的降溫或升溫設(shè)備。7、插入排序是一種簡單直觀的排序算法。關(guān)于插入排序的工作方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.插入排序?qū)⒋判虻脑刂饌€插入到已排序的部分中，從而逐步完成排序B.插入排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，在最好情況下的時間復(fù)雜度為O(n)C.插入排序是一種穩(wěn)定的排序算法，相同元素的相對順序在排序前后不會改變D.插入排序的空間復(fù)雜度較高，通常需要額外的O(n)空間來完成排序8、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的入庫、出庫、庫存盤點等功能。9、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。10、字符串的模式匹配中，BM算法通過從右向左比較來提高效率。假設(shè)主串為"ABCDEFGHIJK"，模式串為"EF"，使用BM算法進行匹配，以下關(guān)于匹配過程的描述，哪個是正確的？（）A.從主串的第一個字符開始比較B.從主串的最后一個字符開始比較C.隨機選擇主串中的位置開始比較D.以上都不對11、設(shè)計一個數(shù)字溫度計，采用熱電偶傳感器，能夠測量-50℃至150℃的溫度范圍，精度為0.5℃，說明硬件連接和信號調(diào)理。12、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設(shè)我們正在使用一個AVL樹。以下關(guān)于AVL樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點后，可能需要進行多次旋轉(zhuǎn)操作來恢復(fù)AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時間復(fù)雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內(nèi)存受限的環(huán)境中使用13、在一個有n個頂點的無向圖中，若要判斷圖中是否存在回路，使用深度優(yōu)先遍歷算法，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(n+e)，其中e為邊數(shù)C.O(n^2)D.O(logn)14、想象一個需要對大量浮點數(shù)進行排序的任務(wù)，并且要求排序的穩(wěn)定性（即相同值的元素相對順序保持不變）。以下哪種排序算法可能是最合適的？（）A.冒泡排序，穩(wěn)定但效率低B.快速排序，不穩(wěn)定，效率較高C.歸并排序，穩(wěn)定且在大數(shù)據(jù)量時效率較好D.選擇排序，不穩(wěn)定且效率一般15、設(shè)計一個數(shù)字頻率合成器電路，能夠產(chǎn)生不同頻率的正弦波、方波和三角波，頻率范圍為1Hz到10MHz。16、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。關(guān)于二叉樹的性質(zhì)，以下正確的是：（）A.一棵深度為k的滿二叉樹，其節(jié)點總數(shù)為2^k-1B.二叉樹的中序遍歷結(jié)果是節(jié)點值的升序排列（假設(shè)節(jié)點值為整數(shù)）C.任何一棵二叉樹，其葉子節(jié)點數(shù)一定等于度為2的節(jié)點數(shù)加1D.二叉樹的前序遍歷和后序遍歷結(jié)果一定不同17、設(shè)計一個通信系統(tǒng)中的信道編碼模塊，實現(xiàn)某種糾錯編碼算法，分析其糾錯能力和編碼效率。18、設(shè)計一個基于光電二極管的光強測量系統(tǒng)，能夠測量不同波長的光強，精度達到0.1μW/cm2。19、設(shè)計一個數(shù)字音頻的多聲道處理系統(tǒng)，如5.1聲道或7.1聲道，實現(xiàn)音頻的空間定位和效果增強。20、當使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)緩存時，LRU（LeastRecentlyUsed）策略是一種常見的淘汰算法。假設(shè)一個緩存容量有限，需要不斷替換元素。以下關(guān)于LRU策略的實現(xiàn)，哪個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的（）A.棧B.隊列C.哈希表D.雙向鏈表二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述拓撲排序在有向無環(huán)圖中的作用和實現(xiàn)方法，以及它在工程領(lǐng)域中的實際應(yīng)用。2、（本題5分）詳細闡述基數(shù)排序和桶排序在處理不同類型數(shù)據(jù)時的特點和適用范圍。3、（本題5分）在歸并排序中，解釋歸并的概念和實現(xiàn)步驟，分析歸并排序的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，并舉例說明其應(yīng)用場景。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用鄰接矩陣或鄰接表存儲，實現(xiàn)深度優(yōu)先遍歷和廣度優(yōu)先遍歷，并輸出遍歷結(jié)果。2、（本題5分）設(shè)計一個基于B+樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)插入、刪除和范圍查詢操作。3、（本題5分）基于字典樹和平衡二叉樹的結(jié)合，設(shè)計一個程序，快速查找和管理大量用戶的登錄信息。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，從給定的雙向鏈表中刪除一個節(jié)點，輸出刪除后的鏈表。5、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，計算一個圖中所有頂點對之間的最短路徑長度的平均值。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的個人信息，如姓名、工號、部門、職位、薪資等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲員工信息，支持按部門、職位等條件進行快速查詢和排序，并能夠方便地