安徽大學江淮學院《數(shù)據(jù)結構課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、假設要實現(xiàn)一個可以快速查找前K個最大值的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能是最適合的？（）A.最大堆，每次取出堆頂元素即為最大值B.最小堆，維護一個大小為K的堆，堆頂為第K大的值C.二叉搜索樹，遍歷獲取最大值，效率較低D.鏈表，查找最大值操作復雜2、在二叉樹的應用中，二叉查找樹常用于實現(xiàn)動態(tài)集合的操作。以下關于二叉查找樹的操作，錯誤的是（）A.查找操作通過比較節(jié)點值，沿著合適的子樹進行B.插入操作可能會破壞二叉查找樹的性質，需要進行調(diào)整C.刪除操作總是刪除葉子節(jié)點，不會影響樹的結構D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點值序列3、設計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，支持SATA或NVMe接口，給出硬件設計和性能測試。4、設計一個低通濾波器，采用無源濾波器設計，截止頻率為10kHz，通帶增益為1，阻帶衰減大于30dB，給出電路參數(shù)和性能測試。5、設計一個基于FPGA的高速并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠快速處理大量的數(shù)據(jù)，闡述硬件架構和并行處理算法。6、設計一個音頻放大器電路，能夠放大輸入的音頻信號，輸出功率在10W以上，并且具有音量調(diào)節(jié)功能。7、設計一個基于單片機的電子秤系統(tǒng)，能夠測量物體的重量，并具有去皮、計價等功能。8、設計一個數(shù)字頻率計多功能電路，能夠同時測量頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有數(shù)據(jù)存儲和打印功能。9、設計一個基于CPLD的數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個8位加法器和8位乘法器，給出硬件描述語言代碼和仿真結果。10、利用模擬電路技術，設計一個用于舞臺燈光控制的調(diào)光器，能夠實現(xiàn)燈光的平滑調(diào)節(jié)和多種燈光效果。11、設計一個基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強度和二氧化碳濃度，為植物生長提供最佳環(huán)境。12、在一棵二叉樹中，度為0的節(jié)點（即葉子節(jié)點）個數(shù)為n0，度為2的節(jié)點個數(shù)為n2，則該二叉樹的節(jié)點總數(shù)為？（）A.n0+n2B.2n0+n2-1C.2n0+n2+1D.n0+2n213、對于一個用鏈表表示的隊列，若隊頭指針為front，隊尾指針為rear，在進行入隊操作時，新節(jié)點應插入在？（）A.front之前B.rear之后C.front和rear之間D.任意位置14、根據(jù)傳感器技術，設計一個用于環(huán)境監(jiān)測的空氣質量檢測系統(tǒng)，能夠檢測多種污染物的濃度。15、設計一個基于藍牙5.2的無線耳機，能夠實現(xiàn)高品質音頻播放和降噪功能，續(xù)航時間不小于20小時。16、設計一個基于ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對家電的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述網(wǎng)絡拓撲和通信協(xié)議。17、在動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)中，當數(shù)組容量不足時需要進行擴容。關于動態(tài)數(shù)組的擴容策略，以下描述哪一項是不正確的？（）A.常見的擴容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴大為原來的兩倍B.擴容操作會涉及到數(shù)據(jù)的復制，可能會影響性能C.為了避免頻繁擴容，可以在創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組時預留一定的額外空間D.擴容操作的時間復雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素數(shù)量18、設計一個太陽能路燈控制器電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強度自動控制路燈的開關，并且具有過充過放保護功能。19、設計一個簡單的雷達測距系統(tǒng)，能夠測量目標物體的距離，并顯示測量結果，分析其測量精度和誤差來源。20、在一個需要頻繁進行字符串匹配和查找的系統(tǒng)中，例如在搜索引擎的索引構建中，以下哪種數(shù)據(jù)結構可能會被優(yōu)先考慮？（）A.二叉樹，一般的二叉樹在字符串查找中效率不高B.字典樹（Trie），特別適合字符串的存儲和查找，節(jié)省空間和時間C.鏈表，查找效率低，不適合大量字符串的快速查找D.堆，主要用于排序和優(yōu)先級處理，不是字符串查找的首選二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）論述如何在一個字符串中查找最長不重復子串，給出算法思路和代碼實現(xiàn)。2、（本題5分）論述AVL樹在進行旋轉操作時，如何保持二叉搜索樹的性質和中序遍歷的順序不變。3、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結構中樹的度的概念，并舉例說明如何計算一棵樹的度。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個哈希表程序，支持哈希表的備份和恢復功能，防止數(shù)據(jù)丟失。2、（本題5分）設計一個程序，使用數(shù)據(jù)結構來存儲一個快遞公司的快遞員績效評估信息，包括送貨數(shù)量、準時率等。3、（本題5分）設計一個算法，在一個有向無環(huán)圖中計算拓撲排序的所有可能結果。4、（本題5分）設計一個程序，對一個n叉樹進行層次遍歷，并按層次輸出節(jié)點值。5、（本題5分）分析伸展樹在插入元素后的調(diào)整過程，設計性能評估指標。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）在一個在線視頻平臺中，需要管理視頻信息、用戶觀看歷史、視頻評論和點贊等。設計一種數(shù)據(jù)結構來存儲這些信息，支持視頻的上傳、刪除