重慶機電職業(yè)技術大學《數(shù)據(jù)結構及其應用》2023-2024學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁重慶機電職業(yè)技術大學《數(shù)據(jù)結構及其應用》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在平衡二叉樹中，通過旋轉(zhuǎn)操作來保持樹的平衡。假設插入一個新節(jié)點后導致了不平衡，需要進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點插入在右子樹的左子樹上2、利用數(shù)字邏輯電路設計一個電梯控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的上下運行、樓層?？亢统d檢測等功能。3、設計一個基于ADC的數(shù)據(jù)采集卡，能夠同時采集8路模擬信號，采樣頻率不低于100kHz，分辨率為12位。4、根據(jù)通信原理，設計一個數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，能夠?qū)⒁曨l和音頻信號進行調(diào)制并發(fā)射出去。5、設計一個基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。6、以下哪種排序算法在平均情況下和最壞情況下的時間復雜度差異最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.選擇排序7、設計一個太陽能路燈控制器節(jié)能電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度和交通流量自動調(diào)節(jié)路燈的亮度，實現(xiàn)節(jié)能。8、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結構。假設我們正在使用線段樹解決區(qū)間問題。以下關于線段樹的描述，哪一項是不準確的？（）A.線段樹通過對區(qū)間進行遞歸劃分，建立樹形結構來快速回答區(qū)間查詢B.插入和刪除操作在線段樹中比較復雜，通常不常使用C.線段樹的構建時間復雜度為O(n)，查詢和更新操作的時間復雜度為O(logn)D.線段樹可以用于求解區(qū)間最大值、最小值、和等問題9、設計一個基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻采集和編碼，存儲到SD卡中，闡述系統(tǒng)架構和軟件實現(xiàn)流程。10、設計一個溫度傳感器電路，能夠測量環(huán)境溫度并將溫度值以數(shù)字形式顯示出來，精度要求在±1℃以內(nèi)。11、設計一個太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境光強自動控制路燈的開關和亮度，描述電路原理和控制策略。12、設計一個基于光電傳感器的自動照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度，實現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。13、在一個長度為n的順序表中，刪除第i個元素（1<=i<=n），需要移動的元素個數(shù)為（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-114、設計一個基于USBPD協(xié)議的快速充電器，能夠根據(jù)設備需求提供合適的電壓和電流，包括電路設計和協(xié)議實現(xiàn)。15、設計一個通信系統(tǒng)中的卷積編碼和解碼電路，分析其糾錯性能和對系統(tǒng)誤碼率的改善效果。16、設計一個簡單的太陽能充電控制器，能夠?qū)⑻柲茈姵匕遢敵龅碾娔苡行У卮鎯Φ叫铍姵刂?，并防止過充和過放。17、設計一個基于ZigBee的智能路燈節(jié)能系統(tǒng)，能夠根據(jù)道路上的行人和車輛情況自動調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(xiàn)節(jié)能效果。18、想象一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包按照到達的先后順序存儲，并且當緩存滿時需要刪除最早到達的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結構適合實現(xiàn)這個緩存？（）A.循環(huán)隊列，能夠?qū)崿F(xiàn)先進先出，并且容易判斷滿和空的狀態(tài)B.棧，后進先出，不符合數(shù)據(jù)包的處理順序C.優(yōu)先隊列，根據(jù)優(yōu)先級處理，不適合按到達順序處理D.圖，用于表示復雜的關系，不適合簡單的數(shù)據(jù)包緩存19、考慮到一個分布式緩存系統(tǒng)，需要在多個節(jié)點之間同步數(shù)據(jù)，并處理節(jié)點的加入和離開。為了實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)同步和容錯，以下哪種數(shù)據(jù)結構和技術可能會被用到？（）A.一致性哈希B.分布式鎖C.分布式事務D.分布式隊列20、在數(shù)組實現(xiàn)的順序隊列中，front指針指向隊頭元素，rear指針指向隊尾元素的下一個位置。假設隊列的最大容量為10，初始時front=rear=0。進行了5次入隊操作和3次出隊操作后，隊列中的元素個數(shù)是多少？（）A.2B.3C.5D.821、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)結構的性能尤為重要。以下關于數(shù)據(jù)結構性能優(yōu)化的描述，不準確的是：（）A.合理選擇數(shù)據(jù)結構和算法可以顯著提高程序的性能，例如在頻繁插入和刪除的場景中使用鏈表而不是數(shù)組B.調(diào)整數(shù)據(jù)結構的存儲方式，如使用壓縮存儲可以減少存儲空間，但可能會增加操作的時間復雜度C.利用緩存機制可以提高數(shù)據(jù)訪問的速度，但需要考慮緩存的命中率和替換策略D.數(shù)據(jù)結構的性能優(yōu)化只需要關注時間復雜度，空間復雜度可以忽略不計22、設計一個基于FPGA的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時間段和車流量自動調(diào)整信號燈的時長，實現(xiàn)智能化交通控制。23、設計一個基于FPGA的數(shù)字信號加密解密系統(tǒng)，采用對稱或非對稱加密算法。24、設計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集溫度數(shù)據(jù)，并通過控制加熱或冷卻裝置將溫度穩(wěn)定在設定范圍內(nèi)，要求精度達到±0.5℃。25、利用模擬電路技術，設計一個高精度的電壓基準源電路，輸出電壓具有極低的溫度系數(shù)和長期穩(wěn)定性。26、設計一個基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，能夠連接多種傳感器并將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，闡述系統(tǒng)架構和通信方式。27、設計一個基于鎖相環(huán)（PLL）的頻率合成器，輸出頻率范圍為100kHz至1GHz，頻率分辨率小于1kHz，給出電路結構和參數(shù)計算過程。28、樹的存儲結構除了常見的二叉樹表示法，還有多叉樹的表示方法。關于多叉樹的存儲方式，以下描述哪一項是不正確的？（）A.可以使用孩子兄弟表示法來存儲多叉樹，便于實現(xiàn)樹的遍歷和操作B.父指針數(shù)組法通過為每個節(jié)點存儲指向其父節(jié)點的指針來表示多叉樹C.孩子鏈表法為每個節(jié)點建立一個孩子鏈表，存儲其所有孩子節(jié)點的信息D.無論采用哪種存儲方式，對多叉樹的操作效率都是相同的29、設計一個音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負載下輸出功率不小于100W，給出電路設計和散熱方案。30、設計一個低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-5kHz。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線心理咨詢平臺需要記錄咨詢者的問題、咨詢師的回答和咨詢進度。設計數(shù)據(jù)結構來保護用戶隱私，并支持咨詢記錄的查詢和統(tǒng)計。2、（本題5分）一個在線音樂制作平臺需要管理用戶上傳的音樂作品、音效素材和項目文件。設計數(shù)據(jù)結構來優(yōu)化存儲和檢索，方便用戶創(chuàng)作和分享。3、（本題5分）一家在線醫(yī)療平臺需要管理患者的病歷信息、診斷結果和治療方案。病歷信息包括患者ID、基本信息、癥狀描述，診斷結果包括診斷ID、患者ID、診斷結論，治療方案包括方案ID、患者ID、治療步驟。設計數(shù)據(jù)結構來存儲這些醫(yī)療數(shù)據(jù)，實現(xiàn)患者信息的快速查詢、診斷結果的對比分析、治療方案的跟蹤，并保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。4、（本題5分）某電商平臺需要對商品進行分類管理，并支持快速查詢和更新商品信息。請設計合適的數(shù)據(jù)結構來存儲商品分類信息，包括分類名稱、編號、父分類等，并實現(xiàn)添加、刪除、查找和修改分類的操作。同時，考慮如何優(yōu)化數(shù)據(jù)結構以提高操作的效率。5、（本題5分）在一個在線考試系統(tǒng)中，需要管理考試科目、試題、考生答案和成績等信息。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，實現(xiàn)考試科目的添加、刪除、查找和修改，試題的錄入和更新，考生答案的存儲和成績的計算，并能夠快速查詢考生的成績和排名。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）鏈表的環(huán)形檢測有哪些方法？請詳細描述一種方法的實現(xiàn)過程。2、（本題5分）深入分析在具有n個元素的有序鏈表中，如何進行插入操作以保持鏈表的有序性，同時處理重復插入的情況。3、（本題5分）深入解釋在具有n個元素的鏈表中，如何刪除鏈表中所有值為指定值的節(jié)點，并給出具體的算法步驟和代碼實現(xiàn)。4、（本題5分）詳細闡述在動態(tài)規(guī)劃中，如何確定最優(yōu)子結