河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C語言》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C語言》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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、設(shè)計一個基于單片機的智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測入侵、火災(zāi)等異常情況，并進行報警和錄像。2、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，滿足多臺計算機之間的高速數(shù)據(jù)傳輸和資源共享需求。3、設(shè)計一個基于單片機的智能灌溉控制器，能夠根據(jù)土壤濕度和作物需水規(guī)律自動控制灌溉水量和時間。4、設(shè)計一個基于ADC的溫度測量系統(tǒng)，測量范圍為-50℃-150℃，精度為0.1℃，通過液晶顯示屏顯示測量結(jié)果。5、設(shè)計一個基于模擬開關(guān)和運放的音頻混音系統(tǒng)，實現(xiàn)多個音頻信號的混合輸出。6、假設(shè)正在開發(fā)一個文本編輯器，需要支持撤銷和重做操作。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以方便地實現(xiàn)這一功能？（）A.棧，存儲操作歷史B.隊列，按順序記錄操作C.數(shù)組，直接存儲操作信息D.二叉搜索樹，快速查找操作記錄7、設(shè)計一個基于光纖通信的遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在長距離傳輸中保持高速和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸性能。8、根據(jù)傳感器原理，設(shè)計一個用于智能家居的人體紅外感應(yīng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動開燈、關(guān)空調(diào)等智能控制。9、設(shè)計一個直流無刷電機控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動電路和控制策略。10、設(shè)計一個音頻均衡器，能夠?qū)Σ煌l段的音頻信號進行增益調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器設(shè)計。11、設(shè)計一個基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠程控制和智能調(diào)節(jié)，說明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議。12、假設(shè)要實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內(nèi)存空間以存儲經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)。為了有效地實現(xiàn)這個策略，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵？（）A.雙向鏈表結(jié)合哈希表B.棧結(jié)合數(shù)組C.隊列結(jié)合樹D.堆結(jié)合鏈表13、設(shè)計一個數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步電路，包括位同步、幀同步和網(wǎng)同步模塊，測試其同步性能。14、設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度、濕度、空氣質(zhì)量等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺。15、設(shè)計一個用于音頻放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)，提高放大器的穩(wěn)定性和性能，給出反饋類型選擇和參數(shù)計算。16、設(shè)計一個基于藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多個設(shè)備的協(xié)同控制，描述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制策略。17、設(shè)計一個基于PLC的數(shù)控機床控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機床的運動控制、刀具補償和故障報警功能。18、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的?？臻g，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對順序不變19、圖在實際應(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.圖可以用于表示計算機網(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20、設(shè)計一個基于51單片機的智能交通燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)車流量自動調(diào)整紅綠燈時間，提高道路通行效率。21、在一個文本處理程序中，需要對輸入的大量文本進行單詞頻率統(tǒng)計。也就是說，要快速確定每個單詞在文本中出現(xiàn)的次數(shù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于實現(xiàn)這個功能？（）A.棧，按照后進先出的原則存儲單詞B.隊列，先進先出地處理單詞C.二叉樹，對單詞進行分類存儲D.哈希表，將單詞作為鍵，出現(xiàn)次數(shù)作為值22、設(shè)計一個基于CPLD的數(shù)字頻率計，測量范圍為1Hz至100MHz，精度為1Hz，給出硬件描述語言代碼和測試結(jié)果。23、設(shè)計一個基于藍牙低功耗技術(shù)的智能血壓計，能夠準(zhǔn)確測量血壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP進行分析和存儲。24、在一個具有n個節(jié)點的二叉排序樹中，查找一個特定元素的平均時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)25、設(shè)計一個基于DSP的語音信號處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)語音的采集、濾波和壓縮編碼，闡述系統(tǒng)框架和算法實現(xiàn)。26、在一個循環(huán)隊列中，隊頭指針指向隊頭元素的前一個位置，隊尾指針指向隊尾元素。假設(shè)隊列的最大容量為10，當(dāng)前隊頭指針為5，隊尾指針為8。此時，如果進行入隊操作，新元素應(yīng)該存儲在哪個位置？（）A.9B.0C.8D.727、設(shè)計一個電子秤數(shù)據(jù)存儲電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y量數(shù)據(jù)存儲在本地或云端，方便查詢和分析。28、設(shè)計一個基于編碼器的電機位置控制系統(tǒng)，能夠精確控制電機的轉(zhuǎn)動角度和位置。29、設(shè)計一個帶通橢圓濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.3dB，阻帶衰減不小于60dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。30、假設(shè)在一個在線游戲的多人對戰(zhàn)匹配系統(tǒng)中，需要根據(jù)玩家的等級和技能水平進行快速匹配，以保證游戲的公平性和趣味性。為了實現(xiàn)高效的匹配過程，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可能會被運用？（）A.快速排序結(jié)合二分查找B.冒泡排序結(jié)合線性搜索C.歸并排序結(jié)合哈希表D.桶排序結(jié)合雙向鏈表二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個字段對數(shù)據(jù)進行排序并輸出；（4）查找某個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）某電商平臺需要對商品的銷售數(shù)據(jù)進行分析和處理。銷售數(shù)據(jù)包括商品編號、銷售數(shù)量、銷售日期等信息。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)以下功能：快速查找特定商品在某段時間內(nèi)的銷售總量；按照銷售數(shù)量對商品進行排序；能夠方便地插入和刪除銷售記錄。請詳細描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇、算法設(shè)計以及代碼實現(xiàn)。3、（本題5分）某金融機構(gòu)需要對客戶的交易記錄進行分析，以檢測異常交易行為。交易記錄包括交易時間、金額、交易類型等。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速地篩選出異常交易，并進行風(fēng)險評估。4、（本題5分）某外賣配送平臺需要根據(jù)騎手的位置和訂單信息進行任務(wù)分配，確保高效配送。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)訂單的合理分配和配送路徑規(guī)劃。5、（本題5分）某電商平臺的用戶行為分析系統(tǒng)需要存儲用戶的操作記錄，如用戶編號、操作類型（瀏覽、購買、收藏、評價）、操作時間、操作對象等。系統(tǒng)要能夠快速分析用戶的行為模式、按照操作頻率對用戶進行分類、新增用戶操作記錄、刪除過期記錄。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述如何使用二分查找在一個旋轉(zhuǎn)有序數(shù)組中查找目標(biāo)值。2、（本題5分）鏈表的選擇排序有哪些步驟？請詳細描述其實現(xiàn)過程。3、（本題5分）請詳細闡述在順序表中進行插入操作時，平均移動元素次數(shù)的計算方法，并說明在什么情況下移動元素的次數(shù)最多。4、（本題5分）解釋圖的連通性問題的其他變體，如強連通分量的數(shù)量、弱連通分量的合并等問題及解決方法。5、（本