唐山學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ⅱ》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)唐山學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ⅱ》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15個(gè)小題，每小題1分，共15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)簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓為5V和12V可選，最大輸出電流為1A，紋波電壓小于50mV。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)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(tái)。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電表，能夠測(cè)量電能參數(shù)并進(jìn)行顯示和通信，給出電表的硬件電路和軟件程序。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬比較器和定時(shí)器的脈沖寬度測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量脈沖的寬度。5、二叉搜索樹(shù)是一種特殊的二叉樹(shù)，其左子樹(shù)的所有節(jié)點(diǎn)值都小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹(shù)的所有節(jié)點(diǎn)值都大于根節(jié)點(diǎn)值。在對(duì)二叉搜索樹(shù)進(jìn)行中序遍歷時(shí)，得到的節(jié)點(diǎn)值序列是：（）A.無(wú)序的B.升序的C.降序的D.隨機(jī)的6、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字頻率合成器，能夠產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定度的頻率信號(hào)，闡述硬件實(shí)現(xiàn)和性能優(yōu)化。7、想象一個(gè)需要存儲(chǔ)大量學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)，并能夠快速找出最高成績(jī)和最低成績(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，還需要支持成績(jī)的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最為合適？（）A.二叉搜索樹(shù)，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對(duì)復(fù)雜C.哈希表，查找特定成績(jī)效率高，但不便于直接找出最大和最小成績(jī)D.紅黑樹(shù)，自平衡的二叉搜索樹(shù)，保證了較高的查找和插入效率8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于無(wú)線通信模塊和傳感器的工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。9、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析電路，能夠?qū)囟葌鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并且具有預(yù)警功能。10、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，數(shù)組是一種常見(jiàn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。關(guān)于數(shù)組的特點(diǎn)和應(yīng)用，以下描述不正確的是（）A.數(shù)組的元素在內(nèi)存中是連續(xù)存儲(chǔ)的，便于隨機(jī)訪問(wèn)B.數(shù)組的大小在定義后通常不能改變C.二維數(shù)組在內(nèi)存中是按行優(yōu)先或列優(yōu)先的順序存儲(chǔ)的D.數(shù)組只能用于存儲(chǔ)相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，不能存儲(chǔ)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像壓縮質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，包括客觀和主觀評(píng)估指標(biāo)的測(cè)量。12、想象一個(gè)地圖應(yīng)用，需要存儲(chǔ)不同地點(diǎn)之間的距離信息，并能夠快速找到兩個(gè)地點(diǎn)之間的最短路徑。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的組合可能是最有效的？（）A.鄰接矩陣結(jié)合深度優(yōu)先搜索算法，能表示完整的圖結(jié)構(gòu)，但對(duì)于大規(guī)模圖效率較低B.鄰接表結(jié)合廣度優(yōu)先搜索算法，節(jié)省空間，適合查找最短路徑C.十字鏈表結(jié)合迪杰斯特拉算法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大D.哈希圖結(jié)合A*算法，適用于復(fù)雜的啟發(fā)式搜索，但對(duì)簡(jiǎn)單地圖可能過(guò)于復(fù)雜13、哈希表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到表中的位置。假設(shè)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的哈希函數(shù)h(key)=key%10來(lái)存儲(chǔ)一系列整數(shù)：12、22、32、42、52。如果發(fā)生了哈希沖突，采用鏈地址法來(lái)解決。那么查找值為32時(shí)，平均比較次數(shù)大概是多少？（）A.1B.2C.3D.414、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的遞歸操作中，需要注意遞歸的終止條件和?？臻g的使用。假設(shè)我們正在使用遞歸解決一個(gè)問(wèn)題。以下關(guān)于遞歸的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.遞歸函數(shù)必須有明確的終止條件，否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)限遞歸B.遞歸調(diào)用會(huì)使用系統(tǒng)的棧空間來(lái)保存中間結(jié)果和返回地址C.對(duì)于一些問(wèn)題，使用迭代實(shí)現(xiàn)比遞歸實(shí)現(xiàn)效率更高D.遞歸總是比迭代更容易理解和實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該優(yōu)先使用遞歸15、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字音頻處理中的音頻特效生成和控制模塊，分析特效的多樣性和可控性。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)用鄰接矩陣存儲(chǔ)的有向圖，說(shuō)明如何計(jì)算圖的傳遞閉包，給出算法思路和代碼實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的數(shù)組中，如何實(shí)現(xiàn)堆排序的優(yōu)化版本，提高排序的效率，并給出時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的分析。3、（本題5分）論述跳表在插入操作中隨機(jī)層數(shù)生成的策略和對(duì)性能的影響。4、（本題5分）在一個(gè)二叉樹(shù)中，如何進(jìn)行前序遍歷的非遞歸實(shí)現(xiàn)？三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線音樂(lè)制作平臺(tái)需要管理用戶上傳的音樂(lè)作品、音效素材和項(xiàng)目文件。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化存儲(chǔ)和檢索，方便用戶創(chuàng)作和分享。2、（本題5分）某城市的公交卡充值管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)充值記錄，包括充值編號(hào)、卡號(hào)、充值金額、充值時(shí)間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定卡號(hào)的充值記錄、按照充值金額對(duì)記錄進(jìn)行排序、新增充值、刪除錯(cuò)誤充值記錄。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）一個(gè)股票交易系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理大量的股票交易數(shù)據(jù)，包括股票代碼、交易時(shí)間、交易價(jià)格、交易數(shù)量、買(mǎi)賣(mài)方向等。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理這些交易數(shù)據(jù)，能夠快速查詢特定股票的交易記錄、按時(shí)間排序交易、計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的股票均價(jià)，并支持新交易的插入和舊交易的刪除。4、（本題5分）某城市的智能停車(chē)系統(tǒng)需要記錄停車(chē)場(chǎng)的位置、車(chē)位數(shù)量、占用情況和收費(fèi)信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，幫助用戶快速找到空閑車(chē)位并計(jì)算停車(chē)費(fèi)用。5、（本題5分）某餐廳的菜單管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)菜品信息，如菜品編號(hào)、菜品名稱、菜品價(jià)格、菜品分類(lèi)、銷(xiāo)量等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定菜品、按照銷(xiāo)量對(duì)菜品進(jìn)行排序、新增菜品、修改菜品信息以及刪除菜品。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化方法。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用希爾排序算法對(duì)一個(gè)鏈表進(jìn)行排序。2、（