學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁常德職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法Ⅱ》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、當(dāng)需要構(gòu)建一個(gè)能夠表示家族關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家庭成員，并且需要方便地查找某個(gè)成員的祖先和后代。以下哪種樹形結(jié)構(gòu)最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹2、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信地面站的天線跟蹤控制系統(tǒng)，確保天線始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。3、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤數(shù)據(jù)加密電路，能夠?qū)﹄娮映拥臏y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的安全性。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于模擬移相器的相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)相位的連續(xù)調(diào)節(jié)。5、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字圖像處理中的圖像增強(qiáng)算法，并在不同類型的圖像上進(jìn)行應(yīng)用和效果評(píng)估。6、假設(shè)要對(duì)一個(gè)包含1000個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序7、想象一個(gè)在線考試系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)每個(gè)考生的答題進(jìn)度和得分情況。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠高效地支持這種統(tǒng)計(jì)需求？（）A.樹狀數(shù)組，適合進(jìn)行區(qū)間更新和查詢B.線段樹，常用于區(qū)間操作，但實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜C.哈希表，快速查找考生信息，但不便于區(qū)間統(tǒng)計(jì)D.優(yōu)先隊(duì)列，按照得分排序，不便于答題進(jìn)度的統(tǒng)計(jì)8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的圖像壓縮編碼系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的高效壓縮，給出硬件設(shè)計(jì)和編碼效率分析。9、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能路燈控制器電路，能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度自動(dòng)控制路燈的開關(guān)，并且具有過充過放保護(hù)功能。10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)ASK、FSK、PSK等調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字移相器，能夠?qū)崿F(xiàn)0至180度的連續(xù)相移，相移精度為0.1度，給出電路結(jié)構(gòu)和控制方法。12、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式中，除了順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，還有其他方式。以下關(guān)于存儲(chǔ)方式的描述，不準(zhǔn)確的是：（）A.索引存儲(chǔ)通過建立索引表來加快數(shù)據(jù)的查找和訪問速度，適用于數(shù)據(jù)量大且查找頻繁的情況B.散列存儲(chǔ)利用哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到存儲(chǔ)位置，具有快速查找的特點(diǎn)，但可能會(huì)出現(xiàn)沖突C.順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)是最基本的存儲(chǔ)方式，其他存儲(chǔ)方式都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的D.不同的存儲(chǔ)方式適用于不同的場(chǎng)景，沒有一種存儲(chǔ)方式可以適用于所有情況13、設(shè)計(jì)一個(gè)用于工業(yè)機(jī)器人視覺引導(dǎo)的圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工件識(shí)別和定位，給出系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。14、想象一個(gè)需要存儲(chǔ)大量學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)，并能夠快速找出最高成績(jī)和最低成績(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，還需要支持成績(jī)的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能最為合適？（）A.二叉搜索樹，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對(duì)復(fù)雜C.哈希表，查找特定成績(jī)效率高，但不便于直接找出最大和最小成績(jī)D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較高的查找和插入效率15、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字鎖相環(huán)和頻率合成器的通信信號(hào)源，產(chǎn)生穩(wěn)定的、頻率可調(diào)的通信信號(hào)。二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在一個(gè)具有n個(gè)元素的堆中，如何進(jìn)行堆的調(diào)整操作以保持堆的性質(zhì)。2、（本題5分）詳細(xì)闡述二叉樹的前序、中序和后序遍歷的遞歸和非遞歸實(shí)現(xiàn)方法，并舉例說明其應(yīng)用場(chǎng)景。3、（本題5分）詳細(xì)論述在具有n個(gè)元素的有序鏈表中，如何進(jìn)行插入操作以保持鏈表的有序性，并給出具體的算法步驟和代碼實(shí)現(xiàn)。4、（本題5分）深入解釋在歸并排序算法中，如何將兩個(gè)已排序的子序列合并為一個(gè)有序序列，以及歸并排序的時(shí)間和空間復(fù)雜度。三、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）某高校的選課系統(tǒng)需要處理學(xué)生的選課操作，確保課程容量不超員，同時(shí)滿足學(xué)生的選課需求。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實(shí)現(xiàn)選課過程的高效管理。2、（本題5分）某電商平臺(tái)的優(yōu)惠券管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)優(yōu)惠券信息，如優(yōu)惠券編號(hào)、優(yōu)惠金額、使用條件、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定優(yōu)惠券、按照優(yōu)惠金額對(duì)優(yōu)惠券進(jìn)行排序、發(fā)放優(yōu)惠券、使用優(yōu)惠券以及刪除過期優(yōu)惠券。請(qǐng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述實(shí)現(xiàn)這些功能的算法和代碼，以及性能考量。3、（本題5分）一個(gè)電商網(wǎng)站的商品評(píng)論管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)商品評(píng)論信息，包括評(píng)論編號(hào)、商品編號(hào)、評(píng)論內(nèi)容、評(píng)論者、評(píng)論時(shí)間等。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)快速查找特定商品的評(píng)論、按照評(píng)論時(shí)間對(duì)評(píng)論進(jìn)行排序、新增評(píng)論、刪除不良評(píng)論。請(qǐng)確定合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實(shí)現(xiàn)，同時(shí)討論性能優(yōu)化策略。4、（本題5分）某學(xué)校的社團(tuán)管理系統(tǒng)需要管理社團(tuán)信息、成員信息、活動(dòng)安排和經(jīng)費(fèi)使用等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)這些信息，實(shí)現(xiàn)社團(tuán)的創(chuàng)建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動(dòng)的組織和記錄，以及經(jīng)費(fèi)的收支和統(tǒng)計(jì)，并能夠評(píng)估社團(tuán)的活躍度和發(fā)展情況。5、（本題5分）一個(gè)圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄讀者的借閱信息、歸還日期和逾期情況。設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理這些信息，能夠快速地查詢讀者的借閱記錄、提醒讀者歸還圖書，并統(tǒng)計(jì)圖書的借閱頻率。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用雙向鏈表存儲(chǔ)一組整數(shù)，實(shí)現(xiàn)鏈表的歸并排序。2、