湖南文理学院芙蓉学院《数据结构实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页湖南文理学院芙蓉学院《数据结构实验》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在一个数据库的索引结构中，如果需要支持范围查询（例如查找年龄在20到30岁之间的用户），以下哪种数据结构可能是最适合的？（）A.B树，便于范围查找B.二叉搜索树，快速定位节点C.哈希表，直接获取特定键的值D.栈，存储查询过程中的中间结果2、设计一个图像处理中的颜色空间转换模块，能够在不同颜色模型之间进行准确转换，进行误差分析。3、设计一个基于FPGA的图像采集与处理系统，能够实时采集图像数据，并进行边缘检测、图像增强等基本图像处理操作。4、设计一个具有自动增益控制和动态范围压缩功能的音频处理系统，提高音频质量，给出系统设计和性能评估。5、利用通信技术，设计一个无线传感器网络节点，能够采集环境数据并通过无线网络将数据传输到汇聚节点。6、设计一个音频放大器噪声抑制与功率扩展电路，能够降低放大器的噪声水平，同时增加输出功率。7、运用通信网络技术，设计一个远程医疗手术示教系统的网络架构，实现高清视频和数据的实时传输。8、设计一个简单的数字时钟电路，要求能够显示小时、分钟和秒，并且具有设置时间和闹钟功能。9、基于通信中的多天线技术设计一个MIMO通信系统，提高通信容量和可靠性。10、采用模拟电子技术设计一个差分放大器，用于抑制共模信号，放大差模信号。11、设计一个基于物联网技术的环境监测系统，能够实时监测温度、湿度、空气质量等参数，并将数据上传至云平台。12、设计一个基于FPGA的高速数据存储系统，能够实现快速的数据写入和读取，给出硬件设计和存储性能测试。13、设计一个基于ZigBee技术的智能路灯控制系统，能够根据环境光照和时间自动调节路灯亮度。14、设计一个基于数字电位器和运放的音频增益自动调节系统，根据输入信号强度自动调整增益。15、利用模拟电路技术，设计一个用于舞台灯光控制的调光器，能够实现灯光的平滑调节和多种灯光效果。16、对于一个需要快速计算一个字符串的所有子串的问题，以下哪种数据结构和算法的组合可能是最有效的？（）A.后缀数组和相关算法B.前缀树和遍历C.链表和字符串操作D.数组和循环17、考虑用数据结构来实现一个字典功能，要求能够快速插入、删除和查找元素。以下哪种数据结构可能是最合适的（）A.红黑树B.跳表C.堆D.以上数据结构都可以18、二叉搜索树是一种特殊的二叉树，在查找和操作上具有一定的优势。对于二叉搜索树的特点，以下描述哪一项是不正确的？（）A.左子树上所有节点的值均小于根节点的值，右子树上所有节点的值均大于根节点的值B.中序遍历二叉搜索树可以得到一个有序的序列C.插入、删除和查找操作在平均情况下的时间复杂度均为O(logn)，其中n是节点数量D.二叉搜索树一定是平衡的，即左右子树的高度差不超过119、考虑一个在线游戏中的玩家对战匹配系统，需要根据玩家的等级和等待时间来进行匹配。以下哪种数据结构可以高效地实现这个匹配过程？（）A.优先队列，按照等级和等待时间排序B.数组，随机选择匹配对象C.链表，逐个比较进行匹配D.二叉树，根据等级划分存储20、设计一个基于PLC的自动化灌溉系统，能够根据土壤湿度自动控制灌溉设备的启停。二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）对于一个用数组实现的最大堆，说明如何将其转换为有序数组，给出算法步骤和时间复杂度分析。2、（本题5分）详细说明堆的性质（大根堆、小根堆），以及如何进行堆的构建、插入和删除操作。3、（本题5分）解释什么是Trie树，并说明其在字符串处理中的应用。4、（本题5分）在一个链表中，如何实现链表的复制操作？5、（本题5分）深入探讨在哈希表中解决冲突的常见方法，如链地址法、开放定址法等，并比较它们的优缺点。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，对一个n叉树进行层次遍历，并按层次输出节点值。2、（本题5分）基于字典树和平衡二叉树的结合，设计一个程序，快速查找和管理大量用户的登录信息。3、（本题5分）以链表为基础，设计一个音乐排行榜管理系统，支持歌曲的上榜、下榜和排名更新。4、（本题5分）使用双向链表和图的存储结构，设计一个程序，模拟实现交通流量的监测和分析系统。5、（本题5分）构建一个算法，将一个链表按照值的奇偶性分成两个链表。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某音乐平台需要对用户的播放记录和收藏歌曲进行管理。用户信息包括用户ID、播放历史、收藏歌曲等。考虑使用左偏树来存储这些信息。请设计算法实现以下功能：（1）查询用户最近播放的歌曲；（2）添加用户新的播放记录或收藏歌曲；（3）删除用户不再喜欢的歌曲；（4）按照播放次数对用户的歌曲进行排序。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）一个大型企业的人力资源管理系统需要存储员工的基本信息、工作经历、培训记录和绩效考核等。设计数据结构来组织这些数据，以便能够快速地查询员工信息、生成各类报表，并支持员工信息的