南京航空航天大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績(jī)按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁南京航空航天大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)訓(xùn)》

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、在二叉樹的應(yīng)用中，二叉查找樹常用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)集合的操作。以下關(guān)于二叉查找樹的操作，錯(cuò)誤的是（）A.查找操作通過比較節(jié)點(diǎn)值，沿著合適的子樹進(jìn)行B.插入操作可能會(huì)破壞二叉查找樹的性質(zhì)，需要進(jìn)行調(diào)整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點(diǎn)，不會(huì)影響樹的結(jié)構(gòu)D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點(diǎn)值序列2、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收模塊，能夠接收并解析衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算定位信息，評(píng)估定位精度。3、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點(diǎn)數(shù)都達(dá)到最大值B.葉子節(jié)點(diǎn)都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)一定是奇數(shù)4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠(yuǎn)程傳輸。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋、密碼或刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，控制門的開關(guān)。6、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。7、設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫?yàn)V波器設(shè)計(jì)，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。8、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。9、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)10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動(dòng)控制灌溉水量和時(shí)間。11、利用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能充電控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能電池板輸出的電能進(jìn)行有效管理和存儲(chǔ)。12、利用通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。13、設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器電路，中心頻率為800Hz，帶寬為100Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。14、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)圖書館自助借還書系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書的自動(dòng)借閱、歸還和管理。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和攝像頭的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)視頻中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。16、運(yùn)用集成電路知識(shí)，設(shè)計(jì)一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。17、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個(gè)紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過對(duì)節(jié)點(diǎn)顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對(duì)復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時(shí)間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點(diǎn)的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定18、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)算法來找出一個(gè)整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲(chǔ)元素并進(jìn)行比較，難以實(shí)現(xiàn)此功能D.隊(duì)列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計(jì)元素出現(xiàn)次數(shù)19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于CPLD的數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語言代碼和測(cè)試結(jié)果。21、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用或波分復(fù)用功能，分析復(fù)用效率和資源利用率。22、設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)具有低功耗和自組網(wǎng)功能。23、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層?？亢统d報(bào)警等功能。24、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于音頻功率放大器的保護(hù)電路，防止過載和短路損壞設(shè)備。25、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特定的功能，如數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件編程思路。26、設(shè)計(jì)一個(gè)用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。27、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能。28、隊(duì)列常用于實(shí)現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。在廣度優(yōu)先搜索過程中，以下關(guān)于隊(duì)列的操作，錯(cuò)誤的是（）A.初始時(shí)將起始節(jié)點(diǎn)入隊(duì)B.取出隊(duì)頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，并將其相鄰未訪問節(jié)點(diǎn)入隊(duì)C.隊(duì)列為空時(shí)，搜索結(jié)束D.節(jié)點(diǎn)入隊(duì)和出隊(duì)的順序不影響搜索結(jié)果29、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)自動(dòng)測(cè)量電路，能夠自動(dòng)測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，并將測(cè)量結(jié)果顯示出來。30、設(shè)計(jì)一個(gè)高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍(lán)牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線論壇需要管理帖子、回復(fù)、用戶信息和板塊分類等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持帖子的發(fā)布、刪除、查找和排序，回復(fù)的管理，用戶信息的存儲(chǔ)和權(quán)限設(shè)置，以及板塊的分類和管理，并能夠?qū)崿F(xiàn)熱門帖子和最新回復(fù)的展示。2、（本題5分）在一個(gè)在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績(jī)等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績(jī)的統(tǒng)計(jì)和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對(duì)性的輔導(dǎo)和建議。3、（本題5分）某公司的項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項(xiàng)目的各個(gè)階段、負(fù)責(zé)人、開始時(shí)間、預(yù)計(jì)結(jié)束時(shí)間、實(shí)際進(jìn)度等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來直觀展示項(xiàng)目進(jìn)度，支持項(xiàng)目階段的調(diào)整、負(fù)責(zé)人變更等操作，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目延期風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行預(yù)警。4、（本題5分）一個(gè)在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)玩家的信息，如玩家編號(hào)、玩家昵稱、游戲等級(jí)、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對(duì)玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級(jí)。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。5、（本題5分）一個(gè)在線點(diǎn)餐系統(tǒng)需要記錄菜品信息和訂單信息。菜品包括菜品ID、菜品名稱、價(jià)格、圖片、描述等，訂單包括訂單ID、用戶ID、菜品列表、總價(jià)、下單時(shí)間等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢菜品、生成訂單、更新訂單狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)每種菜品的銷售數(shù)量。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何使用線段樹求解區(qū)間和問題，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述如何使用計(jì)數(shù)排序?qū)μ囟l件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，分析其優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。3、（本題5分）論述如何在一個(gè)圖中使用弗洛伊德算法求解所有頂點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑。4、（本題5分）說明在一個(gè)具有n個(gè)元素的單鏈表中，如何實(shí)現(xiàn)刪除指定位置的節(jié)點(diǎn)