中南民族大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)中南民族大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。2、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。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-Fi6的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，給出系統(tǒng)組成和關(guān)鍵技術(shù)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器智能調(diào)光與節(jié)能電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度和交通流量自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)保證照明效果。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能場(chǎng)景切換功能。6、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)傳感器的信號(hào)調(diào)理電路，將傳感器輸出的小信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)，給出電路設(shè)計(jì)和精度分析。7、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，查找操作是常見(jiàn)的需求。以下關(guān)于順序查找的描述，不正確的是（）A.從數(shù)組或鏈表的開(kāi)頭依次比較每個(gè)元素，直到找到目標(biāo)元素或遍歷完整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B.順序查找適用于無(wú)序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)C.順序查找在任何情況下都不是一種有效的查找方法D.順序查找的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效率較低8、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電控制器，能夠?qū)μ?yáng)能電池板的輸出進(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的有效充電，包括電路設(shè)計(jì)和控制策略。9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于音頻功率放大器的家庭影院音響系統(tǒng)，具備環(huán)繞聲效果和低音增強(qiáng)功能。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信技術(shù)的智能水質(zhì)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水域的水質(zhì)參數(shù)并遠(yuǎn)程傳輸。11、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的有序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且支持高效的插入、刪除和查找操作，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.平衡二叉搜索樹(shù)，如AVL樹(shù)或紅黑樹(shù)，能保持平衡，操作效率高B.鏈表，插入和刪除方便，但查找效率低C.數(shù)組，動(dòng)態(tài)調(diào)整大小復(fù)雜，且插入和刪除操作可能導(dǎo)致大量元素移動(dòng)D.棧，不符合有序和動(dòng)態(tài)調(diào)整的要求12、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的直流穩(wěn)壓電源電路，提供穩(wěn)定的低噪聲電源。13、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能充電器電路，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為手機(jī)、平板電腦等設(shè)備充電，輸出電壓為5V。14、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字濾波器和單片機(jī)的電機(jī)噪聲抑制系統(tǒng)，降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲。15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，能夠使多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘保持同步，分析其同步精度和穩(wěn)定性。16、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)自動(dòng)化的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)產(chǎn)品的缺陷和尺寸，說(shuō)明系統(tǒng)硬件組成和圖像處理算法。17、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即最先入隊(duì)的元素最先出隊(duì)B.環(huán)形隊(duì)列可以有效地解決順序隊(duì)列中假溢出的問(wèn)題，提高存儲(chǔ)空間的利用率C.隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊(duì)列的插入和刪除操作只能在隊(duì)頭和隊(duì)尾進(jìn)行，不能在隊(duì)列中間進(jìn)行，且其操作效率總是低于棧18、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)物流配送中心的貨物跟蹤系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案，實(shí)時(shí)掌握貨物位置和狀態(tài)。19、設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器電路，截止頻率為500Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于30dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-1kHz。20、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)，說(shuō)明系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）比較插入排序和歸并排序在空間復(fù)雜度上的優(yōu)劣。2、（本題5分）解釋什么是伸展樹(shù)，并說(shuō)明其在動(dòng)態(tài)查找中的優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)頂點(diǎn)和e條邊的無(wú)向圖中，如何使用克魯斯卡爾（Kruskal）算法判斷圖是否連通，并說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)原理。4、（本題5分）解釋并查集中路徑壓縮的原理和作用，并說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)路徑壓縮優(yōu)化。5、（本題5分）論述在圖的遍歷中，如何使用標(biāo)記數(shù)組避免重復(fù)訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，以及其實(shí)現(xiàn)的原理。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）研究跳表在數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新頻繁情況下的性能優(yōu)化策略，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用數(shù)組實(shí)現(xiàn)插入排序算法，輸入一組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序并展示過(guò)程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，對(duì)一個(gè)二叉搜索樹(shù)進(jìn)行刪除操作后，重建其平衡。4、（本題5分）以哈希表為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)在線購(gòu)物網(wǎng)站用戶購(gòu)物偏好分析系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的購(gòu)買(mǎi)歷史分析偏好。5、（本題5分）使用棧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)中綴表達(dá)式到前綴表達(dá)式的轉(zhuǎn)換。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某學(xué)校的圖書(shū)館管理系統(tǒng)需要記錄大量的圖書(shū)信息，包括圖書(shū)編號(hào)、書(shū)名、作者、出版社、出版年份、館藏?cái)?shù)量、借閱狀態(tài)等。請(qǐng)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠快速查找特定圖書(shū)、按作者或出版社分類(lèi)查詢、統(tǒng)計(jì)熱門(mén)圖書(shū)，并支持新書(shū)的入庫(kù)和舊書(shū)的刪除操作。2、（本題10分）某物流倉(cāng)庫(kù)需要對(duì)貨物的存儲(chǔ)位置和出入庫(kù)記錄進(jìn)行管理。貨物信息和位置以圖的鄰接矩陣形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）查找某類(lèi)貨物的存儲(chǔ)位置；（2）記錄貨物的出入庫(kù)時(shí)間和數(shù)量；（3）當(dāng)倉(cāng)庫(kù)布局調(diào)整時(shí)，更新貨物的存儲(chǔ)位置；（4）統(tǒng)計(jì)某種貨物在一段時(shí)間內(nèi)的出入庫(kù)總量。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題10分）一個(gè)在線游戲的組隊(duì)系統(tǒng)需要對(duì)玩家的組隊(duì)信息進(jìn)行管理。組隊(duì)信息