重慶交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、基于通信中的編碼調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)高效的數(shù)字通信系統(tǒng)，提高頻譜利用率和傳輸速率。2、在樹(shù)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(wèn)順序。以下關(guān)于這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景，描述錯(cuò)誤的是（）A.先序遍歷常用于創(chuàng)建二叉樹(shù)的副本B.中序遍歷常用于對(duì)二叉搜索樹(shù)進(jìn)行排序操作C.后序遍歷常用于計(jì)算二叉樹(shù)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量D.這三種遍歷方式的應(yīng)用場(chǎng)景是固定的，不能相互替代3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的音頻處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)音頻濾波、降噪和均衡等功能，提供算法實(shí)現(xiàn)和代碼優(yōu)化思路。4、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遞歸操作中，需要注意遞歸的終止條件和?？臻g的使用。假設(shè)我們正在使用遞歸解決一個(gè)問(wèn)題。以下關(guān)于遞歸的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.遞歸函數(shù)必須有明確的終止條件，否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)限遞歸B.遞歸調(diào)用會(huì)使用系統(tǒng)的?？臻g來(lái)保存中間結(jié)果和返回地址C.對(duì)于一些問(wèn)題，使用迭代實(shí)現(xiàn)比遞歸實(shí)現(xiàn)效率更高D.遞歸總是比迭代更容易理解和實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸5、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)，描述網(wǎng)關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器的電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)輸入電壓超過(guò)設(shè)定的上下限時(shí)進(jìn)行報(bào)警。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于壓力傳感器和單片機(jī)的液位測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的液位高度。8、運(yùn)用集成電路工藝，設(shè)計(jì)一款用于無(wú)人機(jī)的飛行控制芯片，具備穩(wěn)定的姿態(tài)控制和導(dǎo)航功能。9、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來(lái)存儲(chǔ)一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來(lái)解決。那么查找值為32時(shí)，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.410、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)濾波系統(tǒng)，支持在線參數(shù)調(diào)整和實(shí)時(shí)濾波，給出硬件設(shè)計(jì)和濾波算法優(yōu)化。11、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度，為植物生長(zhǎng)提供最佳環(huán)境。12、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)表達(dá)式求值的算法，例如計(jì)算中綴表達(dá)式的值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最有效的（）A.棧和隊(duì)列B.棧和二叉樹(shù)C.隊(duì)列和哈希表D.棧和鏈表13、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時(shí)測(cè)量直流電壓和電流，電壓測(cè)量范圍為0V到100V，電流測(cè)量范圍為0A到1A，精度為±0.1V和±0.01A。14、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制，闡述系統(tǒng)的控制算法和硬件實(shí)現(xiàn)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低功耗技術(shù)的智能血壓計(jì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量血壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的嵌入式圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟繕?biāo)進(jìn)行識(shí)別和分類，闡述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。17、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹(shù)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹(shù)形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹(shù)B.二叉搜索樹(shù)C.多叉樹(shù)D.紅黑樹(shù)18、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以快速查找前K個(gè)最大值的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.最大堆，每次取出堆頂元素即為最大值B.最小堆，維護(hù)一個(gè)大小為K的堆，堆頂為第K大的值C.二叉搜索樹(shù)，遍歷獲取最大值，效率較低D.鏈表，查找最大值操作復(fù)雜19、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)等負(fù)載。20、在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個(gè)特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n21、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)電動(dòng)汽車充電樁的功率模塊，實(shí)現(xiàn)高效充電和電能轉(zhuǎn)換。22、設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀的生理信號(hào)處理電路，如心電、血壓等，給出電路設(shè)計(jì)和干擾抑制措施。23、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的氣體傳感器系統(tǒng)，能夠檢測(cè)甲醛、苯等有害氣體濃度。24、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻射頻放大器電路，工作頻率在5GHz，增益大于20dB，給出電路結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性分析。25、圖是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含頂點(diǎn)和邊。假設(shè)存在一個(gè)無(wú)向圖，頂點(diǎn)分別為A、B、C、D、E，邊的集合為{(A,B),(A,C),(B,D),(C,D),(D,E)}。使用深度優(yōu)先搜索算法從頂點(diǎn)A開(kāi)始遍歷，以下哪個(gè)遍歷順序是可能的？（）A.A-B-C-D-EB.A-C-B-D-EC.A-B-D-C-ED.A-E-D-C-B二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋圖的生成樹(shù)是什么，以及如何找到一個(gè)圖的最小生成樹(shù)。2、（本題5分）解釋什么是哈夫曼編碼，并說(shuō)明其在數(shù)據(jù)壓縮中的作用和優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）在最短路徑問(wèn)題中，解釋Dijkstra算法和Floyd算法的基本思想和實(shí)現(xiàn)步驟，比較它們?cè)诓煌愋蛨D上的應(yīng)用和效率。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的無(wú)向圖中，如何判斷其是否為連通圖，并給出相應(yīng)的算法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)單向鏈表，包含節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建、插入、刪除和遍歷功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)按值查找節(jié)點(diǎn)的操作。2、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法，計(jì)算二叉樹(shù)中葉子節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，求解最長(zhǎng)公共子序列問(wèn)題，輸出最長(zhǎng)公共子序列及其長(zhǎng)度。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，在一個(gè)帶權(quán)無(wú)向圖中找出兩個(gè)指定頂點(diǎn)之間的所有簡(jiǎn)單路徑，并計(jì)算每條路徑的權(quán)值和。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)哈夫曼樹(shù)，根據(jù)給定的字符頻率生成哈夫曼編碼，并對(duì)一段文本進(jìn)行壓縮和解壓縮。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10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(lái)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。2、（本題10分）某電商倉(cāng)庫(kù)的貨物管理系統(tǒng)需要記錄貨物的信息，包括貨物編號(hào)、貨物