重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用》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(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在平衡二叉樹中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作來(lái)保持樹的平衡。假設(shè)插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)后導(dǎo)致了不平衡，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。以下哪種情況可能需要進(jìn)行單向右旋操作？（）A.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的左子樹上B.左子樹的高度比右子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在左子樹的右子樹上C.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的右子樹上D.右子樹的高度比左子樹的高度大2，且新節(jié)點(diǎn)插入在右子樹的左子樹上2、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)電梯控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電梯的上下運(yùn)行、樓層停靠和超載檢測(cè)等功能。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC的數(shù)據(jù)采集卡，能夠同時(shí)采集8路模擬信號(hào)，采樣頻率不低于100kHz，分辨率為12位。4、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電視廣播發(fā)射系統(tǒng)，能夠?qū)⒁曨l和音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并發(fā)射出去。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行有損壓縮，壓縮比不小于10:1。6、以下哪種排序算法在平均情況下和最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度差異最大？（）A.冒泡排序B.插入排序C.快速排序D.選擇排序7、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器節(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)路燈的亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。8、線段樹是一種用于處理區(qū)間查詢和更新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用線段樹解決區(qū)間問(wèn)題。以下關(guān)于線段樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.線段樹通過(guò)對(duì)區(qū)間進(jìn)行遞歸劃分，建立樹形結(jié)構(gòu)來(lái)快速回答區(qū)間查詢B.插入和刪除操作在線段樹中比較復(fù)雜，通常不常使用C.線段樹的構(gòu)建時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，查詢和更新操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)D.線段樹可以用于求解區(qū)間最大值、最小值、和等問(wèn)題9、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻采集和編碼，存儲(chǔ)到SD卡中，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)流程。10、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度傳感器電路，能夠測(cè)量環(huán)境溫度并將溫度值以數(shù)字形式顯示出來(lái)，精度要求在±1℃以內(nèi)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)自動(dòng)控制路燈的開關(guān)和亮度，描述電路原理和控制策略。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于光電傳感器的自動(dòng)照明控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。13、在一個(gè)長(zhǎng)度為n的順序表中，刪除第i個(gè)元素（1<=i<=n），需要移動(dòng)的元素個(gè)數(shù)為（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-114、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USBPD協(xié)議的快速充電器，能夠根據(jù)設(shè)備需求提供合適的電壓和電流，包括電路設(shè)計(jì)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)。15、設(shè)計(jì)一個(gè)通信系統(tǒng)中的卷積編碼和解碼電路，分析其糾錯(cuò)性能和對(duì)系統(tǒng)誤碼率的改善效果。16、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能充電控制器，能夠?qū)⑻?yáng)能電池板輸出的電能有效地存儲(chǔ)到蓄電池中，并防止過(guò)充和過(guò)放。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee的智能路燈節(jié)能系統(tǒng)，能夠根據(jù)道路上的行人和車輛情況自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。18、想象一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)包按照到達(dá)的先后順序存儲(chǔ)，并且當(dāng)緩存滿時(shí)需要?jiǎng)h除最早到達(dá)的數(shù)據(jù)包。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合實(shí)現(xiàn)這個(gè)緩存？（）A.循環(huán)隊(duì)列，能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)先出，并且容易判斷滿和空的狀態(tài)B.棧，后進(jìn)先出，不符合數(shù)據(jù)包的處理順序C.優(yōu)先隊(duì)列，根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理，不適合按到達(dá)順序處理D.圖，用于表示復(fù)雜的關(guān)系，不適合簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)包緩存19、考慮到一個(gè)分布式緩存系統(tǒng)，需要在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間同步數(shù)據(jù)，并處理節(jié)點(diǎn)的加入和離開。為了實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)同步和容錯(cuò)，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能會(huì)被用到？（）A.一致性哈希B.分布式鎖C.分布式事務(wù)D.分布式隊(duì)列20、在數(shù)組實(shí)現(xiàn)的順序隊(duì)列中，front指針指向隊(duì)頭元素，rear指針指向隊(duì)尾元素的下一個(gè)位置。假設(shè)隊(duì)列的最大容量為10，初始時(shí)front=rear=0。進(jìn)行了5次入隊(duì)操作和3次出隊(duì)操作后，隊(duì)列中的元素個(gè)數(shù)是多少？（）A.2B.3C.5D.821、在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能尤為重要。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.合理選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以顯著提高程序的性能，例如在頻繁插入和刪除的場(chǎng)景中使用鏈表而不是數(shù)組B.調(diào)整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式，如使用壓縮存儲(chǔ)可以減少存儲(chǔ)空間，但可能會(huì)增加操作的時(shí)間復(fù)雜度C.利用緩存機(jī)制可以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)的速度，但需要考慮緩存的命中率和替換策略D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)化只需要關(guān)注時(shí)間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度可以忽略不計(jì)22、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的時(shí)間段和車流量自動(dòng)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)智能化交通控制。23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)加密解密系統(tǒng)，采用對(duì)稱或非對(duì)稱加密算法。24、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制加熱或冷卻裝置將溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，要求精度達(dá)到±0.5℃。25、利用模擬電路技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)高精度的電壓基準(zhǔn)源電路，輸出電壓具有極低的溫度系數(shù)和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。26、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)，闡述系統(tǒng)架構(gòu)和通信方式。27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于鎖相環(huán)（PLL）的頻率合成器，輸出頻率范圍為100kHz至1GHz，頻率分辨率小于1kHz，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算過(guò)程。28、樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)除了常見的二叉樹表示法，還有多叉樹的表示方法。關(guān)于多叉樹的存儲(chǔ)方式，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用孩子兄弟表示法來(lái)存儲(chǔ)多叉樹，便于實(shí)現(xiàn)樹的遍歷和操作B.父指針數(shù)組法通過(guò)為每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)指向其父節(jié)點(diǎn)的指針來(lái)表示多叉樹C.孩子鏈表法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)孩子鏈表，存儲(chǔ)其所有孩子節(jié)點(diǎn)的信息D.無(wú)論采用哪種存儲(chǔ)方式，對(duì)多叉樹的操作效率都是相同的29、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，采用甲乙類放大方式，在4Ω負(fù)載下輸出功率不小于100W，給出電路設(shè)計(jì)和散熱方案。30、設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器電路，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-5kHz。二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)在線心理咨詢平臺(tái)需要記錄咨詢者的問(wèn)題、咨詢師的回答和咨詢進(jìn)度。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)用戶隱私，并支持咨詢記錄的查詢和統(tǒng)計(jì)。2、（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。3、（本題5分）一家在線醫(yī)療平臺(tái)需要管理患者的病歷信息、診斷結(jié)果和治療方案。病歷信息包括患者ID、基本信息、癥狀描述，診斷結(jié)果包括診斷ID、患者ID、診斷結(jié)論，治療方案包括方案ID、患者ID、治療步驟。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些醫(yī)療數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)患者信息的快速查詢、診斷結(jié)果的對(duì)比分析、治療方案的跟蹤，并保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。4、（本題5分）某電商平臺(tái)需要對(duì)商品進(jìn)行分類管理，并支持快速查詢和更新商品信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)商品分類信息，包括分類名稱、編號(hào)、父分類等，并實(shí)現(xiàn)添加、刪除、查找和修改分類的操作。同時(shí)，考慮如何優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提高操作的效率。5、（本題5分）在一個(gè)在線考試系統(tǒng)中，需要管理考試科目、試題、考生答案和成績(jī)等信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)考試科目的添加、刪除、查找和修改，試題的錄入和更新，考生答案的存儲(chǔ)和成績(jī)的計(jì)算，并能夠快速查詢考生的成績(jī)和排名。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）鏈表的環(huán)形檢測(cè)有哪些方法？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述一種方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。2、（本題5分）深入分析在具有n個(gè)元素的有序鏈表中，如何進(jìn)行插入操作以保持鏈表的有序性，同時(shí)處理重復(fù)插入的情況。3、（本題5分）深入解釋在具有n個(gè)元素的鏈表中，如何刪除鏈表中所有值為指定值的節(jié)點(diǎn)，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在動(dòng)態(tài)規(guī)劃中，如何確定最優(yōu)子結(jié)