吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁吉林師范大學(xué)博達(dá)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、隨著技術(shù)的發(fā)展，新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，不正確的是：（）A.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是為了解決特定的問題或提高性能而提出的B.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一定比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更優(yōu)秀，應(yīng)完全取代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C.了解新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有助于拓展思維和應(yīng)對復(fù)雜的應(yīng)用場景D.新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需要根據(jù)具體需求進(jìn)行評估和選擇2、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的光通信收發(fā)模塊，工作波長為850nm，傳輸速率為1Gbps，說明模塊的組成和關(guān)鍵技術(shù)。3、在圖的應(yīng)用中，最小生成樹是一個(gè)重要的概念。關(guān)于最小生成樹的算法，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.Prim算法和Kruskal算法都可以用于求解最小生成樹B.Prim算法從一個(gè)頂點(diǎn)開始，逐步擴(kuò)展生成樹C.Kruskal算法按照邊的權(quán)值從小到大選擇邊來構(gòu)建生成樹D.最小生成樹是唯一的，無論使用哪種算法得到的結(jié)果都相同4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的污水處理廠曝氣池控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對曝氣強(qiáng)度和時(shí)間的精確控制。5、在一個(gè)大小為n的數(shù)組中，使用二分查找算法查找一個(gè)特定元素，其時(shí)間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)6、在一個(gè)具有n個(gè)元素的順序表中，若要在第i個(gè)位置（1<=i<=n+1）插入一個(gè)新元素，以下哪種操作的時(shí)間復(fù)雜度最高？（）A.移動插入位置之后的所有元素B.查找插入位置C.分配新的存儲空間D.更新表的長度7、設(shè)計(jì)一個(gè)無線通信模塊抗干擾與加密電路，能夠提高無線通信的抗干擾能力，并對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)。8、假設(shè)正在實(shí)現(xiàn)一個(gè)緩存系統(tǒng)，需要存儲最近訪問過的數(shù)據(jù)，當(dāng)緩存滿時(shí)刪除最久未使用的數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和策略可以用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)緩存？（）A.隊(duì)列，先進(jìn)先出刪除數(shù)據(jù)B.棧，后進(jìn)先出刪除數(shù)據(jù)C.鏈表結(jié)合LRU（最近最少使用）策略D.數(shù)組，隨機(jī)刪除數(shù)據(jù)9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的車載信息娛樂系統(tǒng)，具備導(dǎo)航、多媒體播放和藍(lán)牙通信功能，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件模塊。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CAN總線的汽車電子控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)、變速器、制動系統(tǒng)等部件的監(jiān)測和控制。11、設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)，能夠識別合法的RFID標(biāo)簽并控制門的開關(guān)，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件流程。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻的采集、傳輸和實(shí)時(shí)觀看，描述系統(tǒng)的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，采用DS18B20溫度傳感器，能夠通過液晶顯示屏顯示溫度值，說明硬件連接和軟件編程。15、樹狀數(shù)組是一種用于高效計(jì)算前綴和的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用樹狀數(shù)組進(jìn)行計(jì)算。以下關(guān)于樹狀數(shù)組的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.樹狀數(shù)組通過二進(jìn)制的位運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)快速的更新和查詢操作B.對于一個(gè)大規(guī)模數(shù)組，樹狀數(shù)組的空間復(fù)雜度比直接計(jì)算前綴和的方法低C.樹狀數(shù)組可以用于解決動態(tài)的區(qū)間更新和查詢問題D.樹狀數(shù)組的查詢和更新操作的時(shí)間復(fù)雜度都為O(n)16、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路，輸出電壓為5V、12V和24V可選，最大輸出電流為2A。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電編碼器的電機(jī)位置測量系統(tǒng)，能夠精確測量電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度和位置。18、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖控制系統(tǒng)，通過輸入正確的密碼實(shí)現(xiàn)開鎖，具有錯(cuò)誤輸入報(bào)警功能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號濾波系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)FIR和IIR濾波器，參數(shù)可在線調(diào)整。20、設(shè)計(jì)一個(gè)無線遙控器語音控制電路，能夠通過語音指令控制電器設(shè)備的開關(guān)和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。21、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，采用橢圓濾波器設(shè)計(jì)，截止頻率為200Hz，通帶波紋和阻帶衰減滿足特定要求，給出電路參數(shù)和性能分析。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的數(shù)字信號調(diào)制系統(tǒng)，支持多種調(diào)制方式，如QAM、OFDM等，給出算法實(shí)現(xiàn)和性能優(yōu)化。23、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于激光打印機(jī)的高壓電源電路，為激光發(fā)生器提供穩(wěn)定的高壓。24、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動控制，闡述系統(tǒng)的控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。25、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)視頻壓縮編碼的硬件加速模塊，提高視頻處理速度。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語音處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、編碼、解碼和播放，給出系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件算法流程。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的積分器電路，積分時(shí)間常數(shù)可調(diào)，用于對輸入信號進(jìn)行積分運(yùn)算。28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。29、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析。30、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能調(diào)節(jié)，說明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某在線考試系統(tǒng)的自動判卷功能需要記錄題目信息、考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案。題目信息包括題目ID、題目內(nèi)容、分值，考生答案包括考生ID、題目ID、答案內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)答案包括題目ID、標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自動判卷，能夠快速對比考生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案、計(jì)算考生得分，并統(tǒng)計(jì)題目得分率。2、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進(jìn)行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。3、（本題5分）一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)需要記錄玩家的得分和排名信息。玩家信息包括玩家ID、得分、排名。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)排行榜的實(shí)時(shí)更新，能夠快速查詢玩家的排名、計(jì)算排名變化，并支持新玩家的加入和舊玩家的退出。4、（本題5分）假設(shè)一個(gè)社交平臺的活動組織系統(tǒng)需要記錄活動信息、參與者信息和活動流程。活動信息包括活動ID、活動名稱、組織者ID、活動時(shí)間、活動地點(diǎn)，參與者信息包括參與者ID、活動ID、報(bào)名時(shí)間，活動流程包括流程ID、活動ID、流程描述、時(shí)間安排。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理活動數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)活動的創(chuàng)建、參與者管理、流程跟蹤，并生成活動總結(jié)報(bào)告。5、（本題5分）一個(gè)電商平臺的售后服務(wù)管理系統(tǒng)需要存儲售后訂單的信息，包括售后訂單編號、商品編號、售后類型（退貨、換貨、維修）、處理進(jìn)度、處理結(jié)果等。系統(tǒng)要支持快速查找特定售后訂單、按照處理進(jìn)度對訂單進(jìn)行排序、新增售后訂單、更新處理進(jìn)度和結(jié)果、刪除已完成的售后訂單。請選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，以及性能評估。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明樹和圖的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說明樹在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用和圖在解決實(shí)際問題中的優(yōu)勢。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何在一個(gè)帶權(quán)無向圖中計(jì)算任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間路徑的平均權(quán)值。3、（本題5分）解釋什么是堆，包括最大堆和最小堆，并說明如何在數(shù)組中構(gòu)建一個(gè)堆，以及如何進(jìn)行插入和刪除元素的操作。4、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的入度和出度的差