沧州幼儿师范高等专科学校《数据结构实验W》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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沧州幼儿师范高等专科学校
《数据结构实验W》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、设计一个用于工业机器人视觉引导的图像处理系统，能够实现工件识别和定位，给出系统硬件和软件设计。

2、设计一个程控交换系统中的呼叫处理模块，实现呼叫的建立、保持和释放功能，考虑信令交互和资源管理。

3、基于通信原理设计一个数字通信系统，包括信源编码、信道编码、调制解调等模块，给出系统性能评估。

4、当处理一个动态增长和收缩的数据集合时，例如一个不断有元素插入和删除的集合，以下哪种数据结构在空间利用和操作效率上可能表现更优（ ）
A. 数组
B. 链表
C. 哈希表
D. 二叉搜索树

5、设计一个红外线遥控电路，能够实现对电器设备的远程控制，控制距离在 10 米以上。

6、设计一个无线通信系统中的抗衰落接收电路，能够有效应对多径衰落，提高信号接收质量，并进行性能测试。

7、设计一个数字电路中的移位寄存器应用系统，如数据缓存和串行并行转换。

8、当使用树这种数据结构来存储和组织数据时，二叉搜索树是一种常见的类型。假设要在二叉搜索树中快速查找一个特定的值，以下关于二叉搜索树的性质，哪个是关键的（ ）
A. 左子树的值都小于根节点，右子树的值都大于根节点
B. 每个节点的度不超过 2
C. 树的高度是固定的
D. 节点的值是随机分布的

9、设计一个数字温度计，采用DS18B20温度传感器，能够通过液晶显示屏显示温度值，说明硬件连接和软件编程。

10、考虑一个在线投票系统，需要实时统计每个选项的投票数量，并能够快速返回得票最多的选项。以下哪种数据结构可以有效地支持这个功能？（ ）
A. 数组，存储每个选项的票数
B. 链表，记录投票信息
C. 哈希表，将选项作为键，票数作为值
D. 最大堆，始终保持最大票数在堆顶

11、堆是一种特殊的树形数据结构，分为大顶堆和小顶堆。大顶堆的每个节点的值都大于或等于其子节点的值。在将一组无序的数据构建成大顶堆时，以下关于构建过程的描述，正确的是：（ ）
A. 从叶子节点开始，逐步向上调整
B. 从根节点开始，逐步向下调整
C. 随机选择节点进行调整
D. 不需要进行调整，直接就是大顶堆

12、在数据结构中，栈是一种特殊的线性表，其操作遵循后进先出的原则。假设一个程序需要对一系列操作进行顺序处理，这些操作包括入栈和出栈。如果初始时栈为空，依次进行入栈操作：元素 1、2、3，然后进行两次出栈操作。请问第二次出栈时弹出的元素是什么？（ ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. 栈为空，无法出栈

13、设计一个数字音频的多声道处理系统，如5.1声道或7.1声道，实现音频的空间定位和效果增强。

14、设计一个基于 FPGA 的数字信号加密解密系统，采用对称或非对称加密算法。

15、设计一个卫星通信地面站的接收系统，包括天线、低噪声放大器、下变频器等模块，计算接收灵敏度。

16、设计一个直流稳压电源，能够将输入的不稳定直流电压转换为稳定的输出电压，输出电压可在一定范围内调节，给出电路原理图和元件参数选择。

17、在数据结构的递归操作中，需要注意递归的终止条件和栈空间的使用。假设我们正在使用递归解决一个问题。以下关于递归的描述，哪一项是不准确的？（ ）
A. 递归函数必须有明确的终止条件，否则会导致无限递归
B. 递归调用会使用系统的栈空间来保存中间结果和返回地址
C. 对于一些问题，使用迭代实现比递归实现效率更高
D. 递归总是比迭代更容易理解和实现，应该优先使用递归

18、设计一个数字存储示波器数据处理电路，能够对示波器采集的数据进行处理和分析，并且具有图形显示功能。

19、设计一个基于 PLC 的风力发电控制系统，实现对风力发电机的转速、功率等参数的监测和控制。

20、设计一个基于传感器网络的农业环境监测系统，能够实时监测土壤湿度、光照强度、风速等参数，为农业生产提供数据支持。

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细说明在并查集的优化中，如何使用路径分裂或按秩合并进一步提高效率。

2、（本题5分）详细阐述如何使用希尔排序对数组进行排序，分析其分组策略和时间复杂度。

3、（本题5分）详细阐述如何在一个图中使用深度优先搜索计算顶点的连通度。

4、（本题5分）阐述后缀树在信息检索中的应用和优化策略。

5、（本题5分）论述如何使用回溯法解决八皇后问题，给出算法思想和实现步骤。

三、设计题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）设计一个数据结构，用于存储学校社团的成员信息，包括成员姓名、部门、联系方式等，支持成员的管理和活动安排。

2、（本题5分）设计一个数据结构和算法，用于管理一个停车场的临时车位预订系统，支持用户在线预订临时车位。

3、（本题5分）设计一个程序，比较不同排序算法在处理大规模数据时的时间和空间复杂度。

4、（本题5分）设计一个程序，利用数组实现插入排序的优化版本，提高排序效率并展示过程和结果。

5、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有以给定顶点为终点的路径。

四、综合题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）某在线考试系统的自动判卷功能需要记录题目信息、考生答案和标准答案。题目信息包括题目ID、题目内容、分值，考生答案包括考生ID、题目ID、答案内容，标准答案包括题目ID、标准内容。设计数据结构来实现自动判卷，能够快速对比考生答案和标准答案、计算考生得分，并统计题目得分率。

2、（本题10分）某公司的库存管理系统需要记录原材料、半成品和成品的库存数量、成本和存放位置等信息。设计一种数据结构来存储这些信息，实现库存的入库、出库、盘点和成本核算操作，并能够根据销售预测和生产计划进行库存预警和补货建议。

3、（本题10分）一个在线音乐平台的歌单管理系统需要记录歌单信息、歌曲列表和用户收藏情况。歌单信息包括歌单ID、歌单名称、创建者ID，歌曲列表包括歌曲ID、歌单ID，用户收藏情况包括用户ID、歌单ID。设计数据结构来管理歌单数据，实现歌单的创建、歌曲的添加和删除、用户的收藏和取消收藏，并统计热门歌单。

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