長沙理工大學(xué)城南學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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批閱人一、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、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)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2、在一個(gè)字符串處理程序中，需要快速判斷一個(gè)字符串是否是另一個(gè)字符串的子串。以下哪種算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合可能是最有效的？（）A.暴力匹配算法，使用數(shù)組存儲字符串B.KMP算法，基于有限自動(dòng)機(jī)原理C.哈希算法，將字符串映射為哈希值D.二分查找算法，在有序字符串中查找3、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘電路，能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)、分、秒，具有校時(shí)功能，并使用數(shù)碼管或液晶顯示屏進(jìn)行顯示，提供詳細(xì)的電路原理圖和程序代碼。4、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(dòng)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5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的物體計(jì)數(shù)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)通過檢測區(qū)域的物體數(shù)量。6、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的均衡器，能夠自適應(yīng)地補(bǔ)償信道失真，測試均衡效果和收斂速度。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。8、圖在實(shí)際應(yīng)用中有著多種用途。以下關(guān)于圖的應(yīng)用場景的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.圖可以用于表示社交網(wǎng)絡(luò)中的人際關(guān)系B.圖可以用于交通網(wǎng)絡(luò)的路徑規(guī)劃C.圖可以用于表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的連接關(guān)系D.圖只能用于表示簡單的線性關(guān)系9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號加密傳輸系統(tǒng)，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。10、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，能夠檢測火災(zāi)跡象并及時(shí)發(fā)出警報(bào)和通知相關(guān)人員。11、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠使用攝像頭采集圖像，并進(jìn)行灰度化、二值化等基本處理，展示系統(tǒng)的硬件組成和軟件算法。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號處理器（DSP）的語音信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音降噪、回聲消除等功能。13、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器，實(shí)現(xiàn)電能的穩(wěn)定輸出和并網(wǎng)。14、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器擴(kuò)展方案，實(shí)現(xiàn)更高進(jìn)制的計(jì)數(shù)功能，進(jìn)行功能驗(yàn)證和性能測試。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和錯(cuò)誤處理，給出硬件描述和測試方案。16、哈希表的裝填因子越大，發(fā)生沖突的可能性就越大。假設(shè)一個(gè)哈希表的容量為10，當(dāng)前存儲了8個(gè)元素，裝填因子是多少？（）A.0.8B.0.2C.8D.217、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈控制器智能管理與節(jié)能優(yōu)化電路，能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的智能管理和節(jié)能優(yōu)化，提高能源利用效率。18、根據(jù)數(shù)字信號處理理論，設(shè)計(jì)一個(gè)圖像去模糊系統(tǒng)，能夠恢復(fù)模糊圖像的清晰細(xì)節(jié)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行灰度化、二值化、邊緣檢測等基本操作，并顯示處理后的結(jié)果。20、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能熱水器控制器節(jié)能優(yōu)化電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動(dòng)優(yōu)化熱水器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。21、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境溫度和壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。22、設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。23、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能農(nóng)業(yè)的土壤肥力檢測系統(tǒng)，能夠快速檢測土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。24、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信中的碼間干擾補(bǔ)償電路，分析補(bǔ)償效果和對系統(tǒng)性能的影響。25、在一個(gè)需要快速判斷兩個(gè)字符串是否具有相同字符集合的場景中，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.利用哈希表統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符串中字符的出現(xiàn)次數(shù)，然后比較B.對字符串進(jìn)行排序，然后比較排序后的結(jié)果C.使用樹存儲字符串的字符，然后進(jìn)行比較D.通過棧對字符串進(jìn)行處理和比較26、設(shè)計(jì)一個(gè)程控濾波器，帶寬和中心頻率可程控調(diào)節(jié)，給出電路實(shí)現(xiàn)和控制邏輯。27、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索28、想象一個(gè)游戲中的怪物刷新系統(tǒng)，怪物需要在不同的地點(diǎn)按照一定的時(shí)間間隔刷新。需要一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理怪物的刷新時(shí)間和地點(diǎn)信息，并能夠快速判斷下一個(gè)即將刷新的怪物。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最合適？（）A.堆，特別是最小堆，能夠快速獲取最小的刷新時(shí)間B.鏈表，便于插入和刪除，但查找最小時(shí)間效率低C.數(shù)組，存儲固定數(shù)量的怪物信息，不便于動(dòng)態(tài)管理刷新D.樹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于簡單的刷新管理可能過于復(fù)雜29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于AD9854的直接數(shù)字頻率合成器（DDS），輸出頻率范圍為1Hz至100MHz，相位分辨率小于1°，給出硬件設(shè)計(jì)和控制程序。30、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，工作頻率在ISM頻段，傳輸距離不小于100米，數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1Mbps，說明系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)大型企業(yè)的人力資源管理系統(tǒng)中，需要存儲員工的信息，包括員工編號、姓名、部門、職位、工資、績效評估等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理員工數(shù)據(jù)，能夠快速查找特定員工、按部門或職位分類、更新員工信息，并計(jì)算部門的平均工資。2、（本題5分）某高校的課程管理系統(tǒng)需要對課程的選課信息進(jìn)行處理。選課信息包括課程編號、課程名稱、授課教師、選課學(xué)生名單等。這些信息以隊(duì)列和棧的組合形式存儲。請?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按照選課先后順序輸出選課學(xué)生名單；（2）撤銷某個(gè)學(xué)生的選課；（3）統(tǒng)計(jì)每門課程的選課人數(shù)；（4）調(diào)整選課順序，將優(yōu)先選課的學(xué)生排在前面。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）某學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要管理社團(tuán)信息、成員信息、活動(dòng)安排和經(jīng)費(fèi)使用等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)社團(tuán)的創(chuàng)建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動(dòng)的組織和記錄，以及經(jīng)費(fèi)的收支和統(tǒng)計(jì)，并能夠評估社團(tuán)的活躍度和發(fā)展情況。4、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐外賣系統(tǒng)需要管理餐廳信息、菜品信息、用戶訂單、配送信息等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)餐廳和菜品的添加、刪除、修改，用戶訂單的處理和配送狀態(tài)的跟蹤，能夠優(yōu)化配送路線和提高訂單處理效率。5、（本題5分）某電商平臺的物流跟蹤系統(tǒng)需要記錄訂單的發(fā)貨信息、運(yùn)輸路徑、當(dāng)前位置和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)更新和查詢，能夠根據(jù)運(yùn)輸情況及時(shí)調(diào)整預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，并為用戶提供準(zhǔn)確的物流跟蹤服務(wù)。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如何利用堆進(jìn)行Top-K問題的求解。2、（本題5分）論述在選擇排序中，每一輪選擇最小元素的過程以及其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）論述伸展樹在元素插入后的調(diào)整過程和時(shí)間復(fù)雜度分析。4、（本題5分）論述在有向圖中，如何判斷是否存在回路，