湖南文理學院芙蓉學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖南文理學院芙蓉學院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在一個數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)中，如果需要支持范圍查詢（例如查找年齡在20到30歲之間的用戶），以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.B樹，便于范圍查找B.二叉搜索樹，快速定位節(jié)點C.哈希表，直接獲取特定鍵的值D.棧，存儲查詢過程中的中間結(jié)果2、設計一個圖像處理中的顏色空間轉(zhuǎn)換模塊，能夠在不同顏色模型之間進行準確轉(zhuǎn)換，進行誤差分析。3、設計一個基于FPGA的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集圖像數(shù)據(jù)，并進行邊緣檢測、圖像增強等基本圖像處理操作。4、設計一個具有自動增益控制和動態(tài)范圍壓縮功能的音頻處理系統(tǒng)，提高音頻質(zhì)量，給出系統(tǒng)設計和性能評估。5、利用通信技術，設計一個無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。6、設計一個音頻放大器噪聲抑制與功率擴展電路，能夠降低放大器的噪聲水平，同時增加輸出功率。7、運用通信網(wǎng)絡技術，設計一個遠程醫(yī)療手術示教系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)，實現(xiàn)高清視頻和數(shù)據(jù)的實時傳輸。8、設計一個簡單的數(shù)字時鐘電路，要求能夠顯示小時、分鐘和秒，并且具有設置時間和鬧鐘功能。9、基于通信中的多天線技術設計一個MIMO通信系統(tǒng)，提高通信容量和可靠性。10、采用模擬電子技術設計一個差分放大器，用于抑制共模信號，放大差模信號。11、設計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、空氣質(zhì)量等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺。12、設計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的數(shù)據(jù)寫入和讀取，給出硬件設計和存儲性能測試。13、設計一個基于ZigBee技術的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。14、設計一個基于數(shù)字電位器和運放的音頻增益自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)輸入信號強度自動調(diào)整增益。15、利用模擬電路技術，設計一個用于舞臺燈光控制的調(diào)光器，能夠?qū)崿F(xiàn)燈光的平滑調(diào)節(jié)和多種燈光效果。16、對于一個需要快速計算一個字符串的所有子串的問題，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.后綴數(shù)組和相關算法B.前綴樹和遍歷C.鏈表和字符串操作D.數(shù)組和循環(huán)17、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)一個字典功能，要求能夠快速插入、刪除和查找元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的（）A.紅黑樹B.跳表C.堆D.以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以18、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，在查找和操作上具有一定的優(yōu)勢。對于二叉搜索樹的特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.左子樹上所有節(jié)點的值均小于根節(jié)點的值，右子樹上所有節(jié)點的值均大于根節(jié)點的值B.中序遍歷二叉搜索樹可以得到一個有序的序列C.插入、刪除和查找操作在平均情況下的時間復雜度均為O(logn)，其中n是節(jié)點數(shù)量D.二叉搜索樹一定是平衡的，即左右子樹的高度差不超過119、考慮一個在線游戲中的玩家對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的等級和等待時間來進行匹配。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以高效地實現(xiàn)這個匹配過程？（）A.優(yōu)先隊列，按照等級和等待時間排序B.數(shù)組，隨機選擇匹配對象C.鏈表，逐個比較進行匹配D.二叉樹，根據(jù)等級劃分存儲20、設計一個基于PLC的自動化灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設備的啟停。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個用數(shù)組實現(xiàn)的最大堆，說明如何將其轉(zhuǎn)換為有序數(shù)組，給出算法步驟和時間復雜度分析。2、（本題5分）詳細說明堆的性質(zhì)（大根堆、小根堆），以及如何進行堆的構(gòu)建、插入和刪除操作。3、（本題5分）解釋什么是Trie樹，并說明其在字符串處理中的應用。4、（本題5分）在一個鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表的復制操作？5、（本題5分）深入探討在哈希表中解決沖突的常見方法，如鏈地址法、開放定址法等，并比較它們的優(yōu)缺點。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，對一個n叉樹進行層次遍歷，并按層次輸出節(jié)點值。2、（本題5分）基于字典樹和平衡二叉樹的結(jié)合，設計一個程序，快速查找和管理大量用戶的登錄信息。3、（本題5分）以鏈表為基礎，設計一個音樂排行榜管理系統(tǒng)，支持歌曲的上榜、下榜和排名更新。4、（本題5分）使用雙向鏈表和圖的存儲結(jié)構(gòu)，設計一個程序，模擬實現(xiàn)交通流量的監(jiān)測和分析系統(tǒng)。5、（本題5分）構(gòu)建一個算法，將一個鏈表按照值的奇偶性分成兩個鏈表。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某音樂平臺需要對用戶的播放記錄和收藏歌曲進行管理。用戶信息包括用戶ID、播放歷史、收藏歌曲等?？紤]使用左偏樹來存儲這些信息。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）查詢用戶最近播放的歌曲；（2）添加用戶新的播放記錄或收藏歌曲；（3）刪除用戶不再喜歡的歌曲；（4）按照播放次數(shù)對用戶的歌曲進行排序。分析所設計算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）一個大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)需要存儲員工的基本信息、工作經(jīng)歷、培訓記錄和績效考核等。設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織這些數(shù)據(jù)，以便能夠快速地查詢員工信息、生成各類報表，并支持員工信息的