西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2022-2023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25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計(jì)一個簡單的機(jī)器人手臂控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個關(guān)節(jié)的運(yùn)動控制，包括電機(jī)驅(qū)動和位置反饋控制，闡述控制算法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。2、設(shè)計(jì)一個基于藍(lán)牙模塊的智能門鎖系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)藍(lán)牙開鎖，并記錄開鎖記錄。3、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。4、設(shè)計(jì)一個高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣率達(dá)到50MSa/s，分辨率為12位，存儲深度為1MB，說明硬件選型和軟件驅(qū)動編寫。5、設(shè)計(jì)一個基于運(yùn)算放大器的比較器陣列電路，能夠同時比較多個輸入信號的大小。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中，實(shí)踐是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐的描述，錯誤的是：（）A.通過實(shí)際編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以加深對其理解B.可以通過解決實(shí)際問題來應(yīng)用所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識C.實(shí)踐只需要在電腦上完成，不需要在現(xiàn)實(shí)場景中思考D.實(shí)踐過程中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和不足7、設(shè)計(jì)一個數(shù)字存儲示波器高速采樣與觸發(fā)優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的采樣率和更準(zhǔn)確的觸發(fā)，提高測量精度。8、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有層次關(guān)系。在二叉樹中，以下關(guān)于遍歷方式的描述中，不正確的是（）A.前序遍歷是先訪問根節(jié)點(diǎn)，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹B.中序遍歷是先遍歷左子樹，然后訪問根節(jié)點(diǎn)，最后遍歷右子樹C.后序遍歷是先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根節(jié)點(diǎn)D.無論采用哪種遍歷方式，得到的結(jié)果都是唯一的9、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统d檢測等功能。10、設(shè)計(jì)一個數(shù)字圖像處理中的圖像融合算法，如基于小波變換的圖像融合，比較融合前后的圖像質(zhì)量。11、字典樹（Trie樹）常用于字符串的存儲和查找。假設(shè)我們正在使用字典樹處理字符串集合。以下關(guān)于字典樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.字典樹利用字符串的公共前綴來節(jié)省存儲空間和提高查找效率B.插入和查找操作在字典樹中的時間復(fù)雜度與字符串的長度有關(guān)C.字典樹可以方便地實(shí)現(xiàn)字符串的前綴匹配和搜索功能D.字典樹適合存儲大量短字符串，對于長字符串效果不佳12、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個數(shù)字對講機(jī)的語音加密系統(tǒng)，保障通信內(nèi)容的安全性。13、在一個需要頻繁進(jìn)行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構(gòu)建中，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能會被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節(jié)省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級處理，不是字符串查找的首選14、在樹的遍歷中，先序遍歷、中序遍歷和后序遍歷可以得到不同的節(jié)點(diǎn)訪問順序。以下關(guān)于這三種遍歷方式的應(yīng)用場景，描述錯誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹的副本B.中序遍歷常用于對二叉搜索樹進(jìn)行排序操作C.后序遍歷常用于計(jì)算二叉樹中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應(yīng)用場景是固定的，不能相互替代15、在一個編譯器的符號表實(shí)現(xiàn)中，需要存儲變量名、類型、作用域等信息，并能夠快速查找、插入和刪除符號。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.紅黑樹，平衡的搜索結(jié)構(gòu)B.鏈表，動態(tài)操作方便C.棧，后進(jìn)先出管理符號D.隊(duì)列，先進(jìn)先出處理符號16、設(shè)計(jì)一個基于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。17、在一個需要頻繁合并和查找集合元素所屬集合的場景中，例如在圖像處理中合并相似的區(qū)域，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.并查集，能夠高效地進(jìn)行集合的合并和查找B.二叉搜索樹，主要用于元素的查找和排序C.圖，用于表示復(fù)雜的關(guān)系，對于簡單的集合操作可能過于復(fù)雜D.鏈表，合并和查找操作效率較低18、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲方式中，除了順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯?，還有其他方式。以下關(guān)于存儲方式的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.索引存儲通過建立索引表來加快數(shù)據(jù)的查找和訪問速度，適用于數(shù)據(jù)量大且查找頻繁的情況B.散列存儲利用哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到存儲位置，具有快速查找的特點(diǎn)，但可能會出現(xiàn)沖突C.順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯κ亲罨镜拇鎯Ψ绞?，其他存儲方式都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的D.不同的存儲方式適用于不同的場景，沒有一種存儲方式可以適用于所有情況19、設(shè)計(jì)一個基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，能夠連接云平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)，描述設(shè)備的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。20、設(shè)計(jì)一個數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時測量直流電壓和電流，電壓測量范圍為0V到100V，電流測量范圍為0A到1A，精度為±0.1V和±0.01A。21、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時統(tǒng)計(jì)和分析。22、設(shè)計(jì)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(jìn)行邊緣檢測、圖像增強(qiáng)等基本圖像處理操作。23、設(shè)計(jì)一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，支持SATA或NVMe接口，給出硬件設(shè)計(jì)和性能測試。24、對于一個具有n個節(jié)點(diǎn)的完全二叉樹，其葉子節(jié)點(diǎn)的個數(shù)大約為？（）A.n/2B.n/4C.log2nD.n/2-125、考慮一個地理信息系統(tǒng)，需要存儲和管理地圖上的點(diǎn)、線、面等元素的信息，并能夠快速地進(jìn)行空間查詢和分析，如判斷兩個區(qū)域是否相交。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于地理空間數(shù)據(jù)的處理？（）A.R樹，支持空間數(shù)據(jù)的索引和查詢B.B+樹，高效存儲和檢索空間數(shù)據(jù)C.紅黑樹，保持空間數(shù)據(jù)的平衡D.哈希樹，快速定位空間元素二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述AVL樹和紅黑樹在大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲中的適用性比較。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個具有n個元素的有序鏈表中，如何進(jìn)行合并操作，使其合并后仍然有序。3、（本題5分）論述如何使用樹狀數(shù)組解決動態(tài)區(qū)間修改和查詢問題。4、（本題5分）論述在二叉樹的變形結(jié)構(gòu)中，如紅黑樹、AVL樹，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的刪除操作。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究伸展樹在并發(fā)環(huán)境下的應(yīng)用挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)解決方案。2、（本題5分）使用順序存儲的方式設(shè)計(jì)一個循環(huán)隊(duì)列，模擬實(shí)現(xiàn)火車站售票窗口的排隊(duì)購票系統(tǒng)，處理購票和退票操作。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個哈夫曼編碼系統(tǒng)，對給定的一段文本進(jìn)行編碼和解碼，輸出編碼后的二進(jìn)制字符串和解碼后的文本。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個插入排序程序，對已接近有序的數(shù)組進(jìn)行排序，分析其優(yōu)化效果。5、（本題5分）使用雙向鏈表和迪杰斯特拉算法，設(shè)計(jì)一個程序，為一個電商物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配送路徑，使配送時間最短。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某在線游戲的道具管理系統(tǒng)需要記錄道具信息、玩家擁有情況和道具交易記錄。道具信息包括道具ID、道具名稱、道具描述、道具價值，玩家擁有情況包括玩家ID、道具ID、數(shù)量，道具交易記錄包括交易ID、買家ID、賣家ID、道具ID、交易時間、交易價格。請?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理道具數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)道具的查