三亞航空旅游職業(yè)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個基于FPGA的圖像采集與處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集圖像數(shù)據(jù)，并進(jìn)行邊緣檢測、圖像增強(qiáng)等基本圖像處理操作。2、設(shè)計一個基于FPGA的圖像旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)D像進(jìn)行任意角度的旋轉(zhuǎn)。3、設(shè)計一個光纖通信系統(tǒng)中的光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，確定合適的光源和探測器，計算系統(tǒng)的傳輸距離和帶寬。4、設(shè)計一個基于PLC的物料輸送系統(tǒng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)不同的物料需求實(shí)現(xiàn)自動輸送和分揀功能。5、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。以下關(guān)于冒泡排序的說法，不正確的是：（）A.冒泡排序通過反復(fù)比較相鄰元素并交換位置，將最大（或最?。┰刂鸩健案　钡綌?shù)組的一端B.冒泡排序在最好情況下的時間復(fù)雜度為O(n)，在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(n^2)C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，即相同元素的相對順序在排序前后保持不變D.冒泡排序的空間復(fù)雜度較高，需要額外的大量存儲空間6、字符串也是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)要比較兩個字符串的大小，通常是按照字符的ASCII碼值逐個比較。如果有兩個字符串"apple"和"banana"，以下哪種比較方式是正確的？（）A.比較兩個字符串的長度B.從第一個字符開始依次比較，直到出現(xiàn)不同的字符C.隨機(jī)比較字符串中的字符D.比較字符串中出現(xiàn)頻率最高的字符7、在二叉搜索樹中，左子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都小于根節(jié)點(diǎn)值，右子樹的所有節(jié)點(diǎn)值都大于根節(jié)點(diǎn)值。假設(shè)存在一個二叉搜索樹，插入一系列值：50、30、70、20、40、60、80。在插入這些值后，要查找值為60的節(jié)點(diǎn)，以下哪種查找路徑是正確的？（）A.50-70-60B.50-30-40-60C.50-70-80-60D.50-30-20-608、考慮用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一個表達(dá)式求值的算法，例如計算中綴表達(dá)式的值。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合可能是最有效的（）A.棧和隊列B.棧和二叉樹C.隊列和哈希表D.棧和鏈表9、設(shè)計一個基于光電傳感器的自動化生產(chǎn)線質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠檢測產(chǎn)品的外觀缺陷和尺寸精度。10、設(shè)計一個基于PLC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動控制、軌跡規(guī)劃和任務(wù)執(zhí)行。11、設(shè)計一個智能電表的通信接口電路，能夠與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，包括接口類型選擇和電路設(shè)計。12、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場景中，假設(shè)我們正在開發(fā)一個在線圖書館管理系統(tǒng)，需要高效地存儲和檢索大量的圖書信息，包括書名、作者、出版年份、分類等。為了能夠快速根據(jù)書名或作者查找特定的圖書，同時能夠方便地按照出版年份進(jìn)行排序和瀏覽，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于存儲這些圖書數(shù)據(jù)？（）A.數(shù)組B.鏈表C.二叉搜索樹D.哈希表13、設(shè)計一個基于運(yùn)算放大器的電壓比較器電路，能夠比較兩個輸入電壓的大小，并輸出相應(yīng)的高低電平信號。14、設(shè)計一個基于單片機(jī)的智能家電控制系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制家電的開關(guān)和工作模式。15、設(shè)計一個溫度傳感器校準(zhǔn)電路，能夠?qū)囟葌鞲衅鬟M(jìn)行校準(zhǔn)，提高測量精度。16、設(shè)計一個簡單的圖像采集系統(tǒng)，使用CMOS圖像傳感器采集圖像，并通過USB接口將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)進(jìn)行顯示和存儲。17、設(shè)計一個音頻前置放大器電路，具有低噪聲和高增益，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇。18、設(shè)計一個具有USB接口的數(shù)字存儲設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取，包括硬件接口設(shè)計和存儲管理軟件。19、歸并排序同樣是一種分治算法，它將數(shù)組不斷地分成兩半，然后將兩半合并成一個有序的數(shù)組。歸并排序的空間復(fù)雜度主要取決于：（）A.數(shù)組的初始大小B.遞歸的深度C.合并操作的次數(shù)D.數(shù)據(jù)的分布情況20、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)先隊列常用于處理具有優(yōu)先級的任務(wù)。以下關(guān)于優(yōu)先隊列的實(shí)現(xiàn)方式，錯誤的是：（）A.可以用堆來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊列，插入和刪除操作的時間復(fù)雜度都較低B.可以用有序數(shù)組來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊列，但插入操作的時間復(fù)雜度較高C.可以用無序數(shù)組來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊列，查找最大（或最?。┰氐臅r間復(fù)雜度為O(1)D.無論采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊列，其性能都相同21、設(shè)計一個數(shù)字存儲示波器數(shù)據(jù)處理電路，能夠?qū)κ静ㄆ鞑杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并且具有圖形顯示功能。22、在一個圖像處理軟件中，需要對圖像的像素數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，如快速找到相鄰像素的最大值、最小值等，并能夠高效地進(jìn)行區(qū)域填充。對于這樣的圖像數(shù)據(jù)處理需求，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最有用的？（）A.二維數(shù)組，直接對應(yīng)圖像的像素矩陣B.二叉樹，對像素值進(jìn)行排序和查找C.圖，表示像素之間的關(guān)系D.哈希表，快速定位特定像素的信息23、設(shè)計一個音頻信號頻譜分析儀，能夠顯示音頻信號的頻譜圖，給出硬件設(shè)計和頻譜分析算法。24、使用電力電子器件設(shè)計一個降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計和效率分析。25、在一個具有n個元素的有序數(shù)組中，使用二分查找查找一個特定元素，若查找不成功，最多需要比較多少次？（）A.log2(n)B.log2(n)-1C.log2(n)+1D.n二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）論述在貪心算法的局限性分析中，舉例說明在哪些情況下貪心算法不能得到最優(yōu)解。2、（本題5分）解釋在平衡二叉搜索樹中，刪除操作后如何恢復(fù)樹的平衡且不破壞中序遍歷的性質(zhì)。3、（本題5分）解釋圖的連通性問題的高級算法，如Tarjan算法、Kosaraju算法等的原理及應(yīng)用場景。4、（本題5分）探討在一個具有n個頂點(diǎn)的無向圖中，如何進(jìn)行圖的著色問題。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用堆排序算法對給定的數(shù)組進(jìn)行排序，輸出排序后的數(shù)組。2、（本題5分）使用圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計一個社交網(wǎng)絡(luò)好友關(guān)系管理系統(tǒng)，能夠查找用戶之間的關(guān)系路徑。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用二叉樹結(jié)構(gòu)存儲員工的部門和職位，實(shí)現(xiàn)按照部門進(jìn)行查找和統(tǒng)計。4、（本題5分）設(shè)計一個算法，利用哈希表存儲用戶的登錄信息（用戶名、密碼），實(shí)現(xiàn)登錄驗(yàn)證和用戶信息修改。5、（本題5分）構(gòu)建一個算法，在一個有向圖中找出所有頂點(diǎn)之間的傳遞閉包。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某電商平臺的商品評價系統(tǒng)需要對大量的商品評價進(jìn)行管理和分析。評價信息包括評價者ID、商品ID、評價內(nèi)容、評價時間等。這些信息以跳表的形式存儲。請設(shè)計算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）按評價時間順序輸出評價；（2）查找指定商品的所有評價；（3）刪除違規(guī)或無效的評價；（4）統(tǒng)計某個評價者的評價數(shù)量。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題10分）某在線電影票務(wù)系統(tǒng)需要處理影片信息、場次安排、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)票務(wù)銷售的高效管理。3、（本題10分）某在線游戲的道具管理