安徽大学江淮学院《数据结构（Java）》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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15个小题，每小题1分，共15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2、利用电力电子技术设计一个升压型直流-直流变换器（BoostConverter），并对其性能进行测试和优化。3、设计一个基于ZigBee技术的智能电表抄表系统，实现远程自动抄表和数据统计分析。4、对于一个用数组实现的循环队列，当队尾指针rear等于数组的最大下标时，若要进行入队操作，需要进行的处理是？（）A.rear重置为0B.rear保持不变C.扩充数组容量D.无法再入队5、设计一个基于Arduino的智能温室控制系统，能够自动调节温室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，为植物生长提供最佳环境。6、设计一个数字电压表，测量范围为0至1000V，精度为10V，采用分压网络实现，说明硬件电路和软件算法。7、设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减大于40dB，采用巴特沃斯滤波器设计，给出电路参数和仿真结果。8、设计一个基于光纤通信的远程数据传输系统，能够在长距离传输中保持高速和稳定的数据传输性能。9、设计一个基于光电二极管和运放的光功率测量系统，能够测量不同波长的光功率。10、设计一个模拟电子琴的电路，能够通过按键产生不同频率的声音，模拟钢琴的基本音阶。11、考虑一个表达式求值的程序，例如计算数学表达式3+(4*5)-6。为了正确地按照运算符的优先级进行计算，以下哪种数据结构常常被用于辅助计算过程？（）A.队列，存储待计算的数字和运算符B.栈，用于处理运算符的优先级C.数组，存储表达式的各个元素D.二叉树，构建表达式的结构12、设计一个基于数字信号处理的音频降噪耳机系统，有效降低环境噪声对音频的干扰。13、设计一个基于运算放大器的仪表放大器电路，具有高共模抑制比和高输入阻抗，给出电路结构和参数计算。14、设计一个简单的工业自动化控制系统，实现对生产线上设备的运行控制和状态监测，阐述系统的架构和控制策略。15、设计一个电子秤数据存储电路，能够将电子秤的测量数据存储在本地或云端，方便查询和分析。二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释数据结构中栈的应用场景，如函数调用栈的模拟、深度优先搜索的非递归实现等，并说明其原理。2、（本题5分）阐述如何在一个具有n个顶点的有向图中，使用Floyd算法求解任意两点之间的最短路径问题，并分析其时间复杂度和空间复杂度。3、（本题5分）阐述如何在一个链表中实现选择排序，给出算法步骤和实现代码，并分析其时间复杂度和空间复杂度。4、（本题5分）对于一个具有n个顶点的有向图，如何使用拓扑排序算法判断是否存在多个合法的拓扑序列？三、综合题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）某电商平台需要对用户的购买记录进行分析，以了解用户的消费习惯。购买记录以链表形式存储，每个节点包含用户ID、商品ID、购买时间和购买金额等信息。请设计算法实现以下功能：（1）统计每个用户的总消费金额；（2）找出消费金额最高的前10个用户；（3）按照购买时间对购买记录进行排序。分析算法的时间复杂度和空间复杂度。2、（本题5分）一个超市的促销活动管理系统需要存储促销活动的信息，如活动编号、活动名称、活动时间、优惠方式、参与商品等。系统要支持快速查找特定促销活动、按照活动时间对活动进行排序、新增促销活动、修改活动规则、结束活动。请确定恰当的数据结构，并详细阐述算法和代码实现，以及性能优化策略。3、（本题5分）某旅游景点的门票预订系统需要管理预订信息，包括预订编号、游客姓名、身份证号、预订日期、门票类型、数量等。系统要支持快速查找特定预订、按照预订日期对预订进行排序、新增预订、取消预订以及修改预订的门票数量。请设计适用的数据结构和算法，给出代码实现，并分析其时间和空间性能。4、（本题5分）在一个在线考试的监考系统中，需要实时记录考生的答题情况、交卷时间、是否作弊等信息。设计数据结构来保障考试的公平性和数据的准确性，支持对考生答题过程的监控和异常情况的处理。5、（本题5分）某机场的航班管理系统需要存储航班的信息，如航班编号、出发地、目的地、起飞时间、降落时间、航班状态等。系统要能够快速查找特定航班、按照起飞时间对航班进行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。请设计合适的数据结构和算法，并给出代码实现和性能评估。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个程序，使用链表实现栈的排序功能，输入一个栈进行排序并展示结果。2、（本题10分）设计一个程序，利用优先队列和哈希表的结合，实现对多个任务的优