南京航空航天大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(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、在二叉樹的應(yīng)用中，二叉查找樹常用于實現(xiàn)動態(tài)集合的操作。以下關(guān)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(jìn)行B.插入操作可能會破壞二叉查找樹的性質(zhì)，需要進(jìn)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(jié)構(gòu)D.可以通過中序遍歷得到有序的節(jié)點值序列2、設(shè)計一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收模塊，能夠接收并解析衛(wèi)星信號，計算定位信息，評估定位精度。3、在樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，二叉樹是一種重要的類型。以下關(guān)于滿二叉樹的描述，不正確的是（）A.每一層上的節(jié)點數(shù)都達(dá)到最大值B.葉子節(jié)點都在最底層C.滿二叉樹一定是完全二叉樹D.滿二叉樹的節(jié)點總數(shù)一定是奇數(shù)4、設(shè)計一個基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測土壤濕度、溫度、酸堿度等參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠(yuǎn)程傳輸。5、設(shè)計一個基于單片機(jī)的智能門禁系統(tǒng)，能夠通過指紋、密碼或刷卡進(jìn)行身份驗證，控制門的開關(guān)。6、根據(jù)傳感器技術(shù)，設(shè)計一個用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測的氣體傳感器系統(tǒng)，能夠檢測甲醛、苯等有害氣體濃度。7、設(shè)計一個高通濾波器，截止頻率為500Hz，通帶增益為2，阻帶衰減大于30dB，采用切比雪夫濾波器設(shè)計，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。8、設(shè)計一個太陽能熱水器控制器節(jié)能優(yōu)化電路，能夠根據(jù)天氣情況和用戶需求自動優(yōu)化熱水器的工作狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。9、在一個大小為n的數(shù)組中，使用二分查找算法查找一個特定元素，其時間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(logn)C.O(nlogn)D.O(n^2)10、設(shè)計一個基于單片機(jī)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。11、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個太陽能充電控制器，實現(xiàn)對太陽能電池板輸出的電能進(jìn)行有效管理和存儲。12、利用通信技術(shù)，設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點。13、設(shè)計一個帶阻濾波器電路，中心頻率為800Hz，帶寬為100Hz，通帶波紋小于0.5dB，阻帶衰減不小于50dB，輸入信號頻率范圍為0-1kHz。14、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個圖書館自助借還書系統(tǒng)，實現(xiàn)圖書的自動借閱、歸還和管理。15、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）和攝像頭的運動目標(biāo)檢測系統(tǒng)，實時檢測視頻中的運動目標(biāo)。16、運用集成電路知識，設(shè)計一款用于智能手機(jī)的攝像頭圖像處理芯片，具備圖像增強(qiáng)、降噪和色彩校正功能。17、紅黑樹也是一種自平衡的二叉搜索樹。假設(shè)我們正在研究一個紅黑樹。以下關(guān)于紅黑樹的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.紅黑樹通過對節(jié)點顏色的約束來保持一定程度的平衡B.紅黑樹的插入和刪除操作相對復(fù)雜，但能保證較好的性能C.紅黑樹的查找操作的時間復(fù)雜度在平均情況下優(yōu)于AVL樹D.紅黑樹在頻繁插入和刪除節(jié)點的情況下，性能比AVL樹更穩(wěn)定18、假設(shè)要設(shè)計一個算法來找出一個整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進(jìn)行比較，難以實現(xiàn)此功能D.隊列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計元素出現(xiàn)次數(shù)19、設(shè)計一個基于無線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)對電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。20、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。21、設(shè)計一個通信系統(tǒng)復(fù)用設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)時分復(fù)用、頻分復(fù)用或波分復(fù)用功能，分析復(fù)用效率和資源利用率。22、設(shè)計一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點，節(jié)點具有低功耗和自組網(wǎng)功能。23、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)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報警等功能。24、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計一個用于音頻功率放大器的保護(hù)電路，防止過載和短路損壞設(shè)備。25、設(shè)計一個基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)特定的功能，如數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件編程思路。26、設(shè)計一個用于新能源汽車電池管理的均衡電路，提高電池組的使用壽命和性能，給出電路原理和控制策略。27、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能。28、隊列常用于實現(xiàn)廣度優(yōu)先搜索算法。在廣度優(yōu)先搜索過程中，以下關(guān)于隊列的操作，錯誤的是（）A.初始時將起始節(jié)點入隊B.取出隊頭節(jié)點進(jìn)行擴(kuò)展，并將其相鄰未訪問節(jié)點入隊C.隊列為空時，搜索結(jié)束D.節(jié)點入隊和出隊的順序不影響搜索結(jié)果29、設(shè)計一個數(shù)字頻率計自動測量電路，能夠自動測量輸入信號的頻率，并將測量結(jié)果顯示出來。30、設(shè)計一個高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍(lán)牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個在線論壇需要管理帖子、回復(fù)、用戶信息和板塊分類等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持帖子的發(fā)布、刪除、查找和排序，回復(fù)的管理，用戶信息的存儲和權(quán)限設(shè)置，以及板塊的分類和管理，并能夠?qū)崿F(xiàn)熱門帖子和最新回復(fù)的展示。2、（本題5分）在一個在線考試培訓(xùn)系統(tǒng)中，需要管理課程資料、練習(xí)題、模擬考試和學(xué)員成績等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些信息，支持課程資料的上傳和更新，練習(xí)題和模擬考試的生成和批改，學(xué)員成績的統(tǒng)計和分析，并能夠根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對性的輔導(dǎo)和建議。3、（本題5分）某公司的項目進(jìn)度跟蹤系統(tǒng)需要記錄項目的各個階段、負(fù)責(zé)人、開始時間、預(yù)計結(jié)束時間、實際進(jìn)度等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來直觀展示項目進(jìn)度，支持項目階段的調(diào)整、負(fù)責(zé)人變更等操作，能夠及時發(fā)現(xiàn)項目延期風(fēng)險并進(jìn)行預(yù)警。4、（本題5分）一個在線游戲的玩家信息管理系統(tǒng)需要存儲玩家的信息，如玩家編號、玩家昵稱、游戲等級、游戲積分、在線狀態(tài)等。系統(tǒng)要實現(xiàn)快速查找特定玩家、按照游戲積分對玩家進(jìn)行排名、新增玩家、刪除玩家以及更新玩家的在線狀態(tài)和游戲等級。請確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明算法和代碼實現(xiàn)，同時討論性能優(yōu)化策略。5、（本題5分）一個在線點餐系統(tǒng)需要記錄菜品信息和訂單信息。菜品包括菜品ID、菜品名稱、價格、圖片、描述等，訂單包括訂單ID、用戶ID、菜品列表、總價、下單時間等。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些數(shù)據(jù)，能夠快速查詢菜品、生成訂單、更新訂單狀態(tài)，并統(tǒng)計每種菜品的銷售數(shù)量。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何使用線段樹求解區(qū)間和問題，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）闡述如何使用計數(shù)排序?qū)μ囟l件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，分析其優(yōu)缺點和適用場景。3、（本題5分）論述如何在一個圖中使用弗洛伊德算法求解所有頂點對之間的最短路徑。4、（本題5分）說明在一個具有n個元素的單鏈表中，如何實現(xiàn)刪除指定位置的節(jié)點