汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初步》

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、在一個(gè)算法中，需要頻繁地在一個(gè)有序序列中插入新的元素，并保持序列的有序性。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠最有效地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.冒泡排序后的數(shù)組B.插入排序后的數(shù)組C.鏈表，逐個(gè)節(jié)點(diǎn)插入D.二叉搜索樹，自動(dòng)調(diào)整保持有序2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的鋸齒波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為10Hz-1kHz，幅度可調(diào)。3、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的前端電路，能夠接收和解碼衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能消防報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測火災(zāi)參數(shù)（如煙霧、溫度等）并及時(shí)報(bào)警。5、設(shè)計(jì)一個(gè)高速串行通信接口，采用USBType-C接口，傳輸速率達(dá)到10Gbps，說明硬件實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧。6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉。7、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(dòng)角度和位置。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、軌跡規(guī)劃和任務(wù)執(zhí)行。9、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的無線充電發(fā)射端電路，能夠?yàn)榻邮赵O(shè)備提供穩(wěn)定的無線充電功率，給出電路設(shè)計(jì)和效率分析。10、在一個(gè)平衡二叉搜索樹中，進(jìn)行插入操作后，可能會(huì)破壞平衡。為了恢復(fù)平衡，可能會(huì)進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)操作。以下哪種情況可能導(dǎo)致最多的旋轉(zhuǎn)操作？（）A.插入的值總是大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值B.插入的值總是小于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值C.插入的值隨機(jī)分布D.以上情況旋轉(zhuǎn)操作次數(shù)相同11、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠檢測水中的酸堿度、溶解氧等參數(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表電流表電路，能夠同時(shí)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。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和通信方式。14、已知一個(gè)完全二叉樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為n，若其深度為h（根節(jié)點(diǎn)所在層為1），則以下關(guān)于h的表達(dá)式正確的是？（）A.log2(n)B.log2(n)+1C.floor(log2(n))D.floor(log2(n))+115、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波同步電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)載波頻率和相位的準(zhǔn)確同步，測試同步性能。16、在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮算法中，需要構(gòu)建一個(gè)頻率表來統(tǒng)計(jì)字符出現(xiàn)的頻率。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合存儲(chǔ)字符及其頻率信息？（）A.二叉樹，根據(jù)頻率構(gòu)建B.哈希表，快速查找字符頻率C.棧，按順序存儲(chǔ)頻率D.隊(duì)列，先進(jìn)先出處理字符17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的語音加密與解密系統(tǒng)，保障語音通信的安全。18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于DSP的語音識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別特定的語音指令，給出算法原理和代碼實(shí)現(xiàn)。19、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，棧和隊(duì)列常用于表達(dá)式求值。假設(shè)我們要計(jì)算一個(gè)算術(shù)表達(dá)式的值。以下關(guān)于表達(dá)式求值的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式后，使用?？梢苑奖愕剡M(jìn)行求值計(jì)算B.后綴表達(dá)式求值時(shí)，遇到操作數(shù)入棧，遇到操作符則對(duì)棧頂元素進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算C.棧在表達(dá)式求值中主要用于保存操作數(shù)和中間結(jié)果D.無論表達(dá)式的復(fù)雜程度如何，使用棧和隊(duì)列進(jìn)行求值的效率都是相同的20、設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，能夠確定節(jié)點(diǎn)的位置信息，描述系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。21、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表自動(dòng)校準(zhǔn)電路，能夠定期自動(dòng)對(duì)電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，提高測量精度。22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬濾波器和數(shù)字濾波器的組合濾波系統(tǒng)，有效濾除復(fù)雜噪聲。24、設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的速度控制器，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足特定的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。26、設(shè)計(jì)一個(gè)基于運(yùn)算放大器的電壓跟隨器電路，具有高輸入阻抗和低輸出阻抗特性。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別簡單的物體和形狀，給出硬件設(shè)計(jì)和算法流程。28、設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度和氣象數(shù)據(jù)自動(dòng)控制灌溉設(shè)備的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉和水資源節(jié)約。29、設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送和分揀功能。30、對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的AVL樹，其平均查找長度的量級(jí)為？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一家超市的庫存管理系統(tǒng)需要記錄商品的庫存信息，包括商品編碼、商品名稱、庫存數(shù)量、進(jìn)貨價(jià)格、銷售價(jià)格等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)庫存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)商品的快速盤點(diǎn)、庫存預(yù)警、進(jìn)貨和銷售操作，并統(tǒng)計(jì)商品的利潤。2、（本題5分）一個(gè)在線考試系統(tǒng)需要記錄學(xué)生的答題情況、得分和考試時(shí)間。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速地統(tǒng)計(jì)考試結(jié)果、分析學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。3、（本題5分）一個(gè)在線課程平臺(tái)的作業(yè)管理系統(tǒng)需要記錄作業(yè)信息、學(xué)生提交情況和教師批改情況。作業(yè)信息包括作業(yè)ID、課程ID、作業(yè)內(nèi)容、截止時(shí)間，學(xué)生提交情況包括學(xué)生ID、作業(yè)ID、提交時(shí)間、提交內(nèi)容，教師批改情況包括作業(yè)ID、批改時(shí)間、批改分?jǐn)?shù)、評(píng)語。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的發(fā)布、提交、批改、查詢，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生的作業(yè)完成情況。4、（本題5分）某旅游景點(diǎn)的門票預(yù)訂系統(tǒng)需要管理預(yù)訂信息，包括預(yù)訂編號(hào)、游客姓名、身份證號(hào)、預(yù)訂日期、門票類型、數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定預(yù)訂、按照預(yù)訂日期對(duì)預(yù)訂進(jìn)行排序、新增預(yù)訂、取消預(yù)訂以及修改預(yù)訂的門票數(shù)量。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，給出代碼實(shí)現(xiàn)，并分析其時(shí)間和空間性能。5、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購買記錄以鏈表形式存儲(chǔ)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含用戶ID、商品ID、購買時(shí)間和購買金額等信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個(gè)用戶；（3）按照購買時(shí)間對(duì)購買記錄進(jìn)行排序。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述如何在一個(gè)鏈表中實(shí)現(xiàn)歸并排序，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述如何在一個(gè)二叉樹中找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的最近公共祖先，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在樹的遍歷中，如何實(shí)現(xiàn)層次遍歷，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）論述AVL樹和紅黑樹在實(shí)際應(yīng)用中的選擇策略，考慮因素包括數(shù)據(jù)量、操作頻率等。5、（本題