三亚航空旅游职业学院《数据结构课程设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构课程设计》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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。2、设计一个基于FPGA的图像旋转系统，能够对图像进行任意角度的旋转。3、设计一个光纤通信系统中的光发射机和接收机，确定合适的光源和探测器，计算系统的传输距离和带宽。4、设计一个基于PLC的物料输送系统控制系统，能够根据不同的物料需求实现自动输送和分拣功能。5、在排序算法中，冒泡排序是一种简单的排序方法。以下关于冒泡排序的说法，不正确的是：（）A.冒泡排序通过反复比较相邻元素并交换位置，将最大（或最小）元素逐步“浮”到数组的一端B.冒泡排序在最好情况下的时间复杂度为O(n)，在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.冒泡排序是一种稳定的排序算法，即相同元素的相对顺序在排序前后保持不变D.冒泡排序的空间复杂度较高，需要额外的大量存储空间6、字符串也是一种常见的数据结构。假设要比较两个字符串的大小，通常是按照字符的ASCII码值逐个比较。如果有两个字符串"apple"和"banana"，以下哪种比较方式是正确的？（）A.比较两个字符串的长度B.从第一个字符开始依次比较，直到出现不同的字符C.随机比较字符串中的字符D.比较字符串中出现频率最高的字符7、在二叉搜索树中，左子树的所有节点值都小于根节点值，右子树的所有节点值都大于根节点值。假设存在一个二叉搜索树，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入这些值后，要查找值为60的节点，以下哪种查找路径是正确的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-608、考虑用数据结构来实现一个表达式求值的算法，例如计算中缀表达式的值。以下哪种数据结构组合可能是最有效的（）A.栈和队列B.栈和二叉树C.队列和哈希表D.栈和链表9、设计一个基于光电传感器的自动化生产线质量检测系统，能够检测产品的外观缺陷和尺寸精度。10、设计一个基于PLC的工业机器人控制系统，能够实现机器人的运动控制、轨迹规划和任务执行。11、设计一个智能电表的通信接口电路，能够与上位机进行数据通信，包括接口类型选择和电路设计。12、在数据结构的应用场景中，假设我们正在开发一个在线图书馆管理系统，需要高效地存储和检索大量的图书信息，包括书名、作者、出版年份、分类等。为了能够快速根据书名或作者查找特定的图书，同时能够方便地按照出版年份进行排序和浏览，以下哪种数据结构最适合用于存储这些图书数据？（）A.数组B.链表C.二叉搜索树D.哈希表13、设计一个基于运算放大器的电压比较器电路，能够比较两个输入电压的大小，并输出相应的高低电平信号。14、设计一个基于单片机的智能家电控制系统，能够通过手机APP远程控制家电的开关和工作模式。15、设计一个温度传感器校准电路，能够对温度传感器进行校准，提高测量精度。16、设计一个简单的图像采集系统，使用CMOS图像传感器采集图像，并通过USB接口将图像数据传输到计算机进行显示和存储。17、设计一个音频前置放大器电路，具有低噪声和高增益，给出电路结构和参数选择。18、设计一个具有USB接口的数字存储设备，能够实现数据的存储和读取，包括硬件接口设计和存储管理软件。19、归并排序同样是一种分治算法，它将数组不断地分成两半，然后将两半合并成一个有序的数组。归并排序的空间复杂度主要取决于：（）A.数组的初始大小B.递归的深度C.合并操作的次数D.数据的分布情况20、在数据结构的实际应用中，优先队列常用于处理具有优先级的任务。以下关于优先队列的实现方式，错误的是：（）A.可以用堆来实现优先队列，插入和删除操作的时间复杂度都较低B.可以用有序数组来实现优先队列，但插入操作的时间复杂度较高C.可以用无序数组来实现优先队列，查找最大（或最小）元素的时间复杂度为O(1)D.无论采用哪种数据结构实现优先队列，其性能都相同21、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。22、在一个图像处理软件中，需要对图像的像素数据进行操作，如快速找到相邻像素的最大值、最小值等，并能够高效地进行区域填充。对于这样的图像数据处理需求，以下哪种数据结构可能是最有用的？（）A.二维数组，直接对应图像的像素矩阵B.二叉树，对像素值进行排序和查找C.图，表示像素之间的关系D.哈希表，快速定位特定像素的信息23、设计一个音频信号频谱分析仪，能够显示音频信号的频谱图，给出硬件设计和频谱分析算法。24、使用电力电子器件设计一个降压型直流-直流变换器（BuckConverter），给出电路参数设计和效率分析。25、在一个具有n个元素的有序数组中，使用二分查找查找一个特定元素，若查找不成功，最多需要比较多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）论述在贪心算法的局限性分析中，举例说明在哪些情况下贪心算法不能得到最优解。2、（本题5分）解释在平衡二叉搜索树中，删除操作后如何恢复树的平衡且不破坏中序遍历的性质。3、（本题5分）解释图的连通性问题的高级算法，如Tarjan算法、Kosaraju算法等的原理及应用场景。4、（本题5分）探讨在一个具有n个顶点的无向图中，如何进行图的着色问题。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，使用堆排序算法对给定的数组进行排序，输出排序后的数组。2、（本题5分）使用图数据结构设计一个社交网络好友关系管理系统，能够查找用户之间的关系路径。3、（本题5分）设计一个程序，使用二叉树结构存储员工的部门和职位，实现按照部门进行查找和统计。4、（本题5分）设计一个算法，利用哈希表存储用户的登录信息（用户名、密码），实现登录验证和用户信息修改。5、（本题5分）构建一个算法，在一个有向图中找出所有顶点之间的传递闭包。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某电商平台的商品评价系统需要对大量的商品评价进行管理和分析。评价信息包括评价者ID、商品ID、评价内容、评价时间等。这些信息以跳表的形式存储。请设计算法实现以下功能：（1）按评价时间顺序输出评价；（2）查找指定商品的所有评价；（3）删除违规或无效的评价；（4）统计某个评价者的评价数量。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题10分）某在线电影票务系统需要处理影片信息、场次安排、座位预订和票房统计。设计合适的数据结构和算法，实现票务销售的高效管理。3、（本题10分）某在线游戏的道具管理