學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖南九嶷職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Ⅲ》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、設(shè)計一個基于FPGA的高速數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，支持AES或RSA加密算法，給出硬件實現(xiàn)和性能分析。2、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇器和分配器，能夠根據(jù)控制信號選擇和分配輸入數(shù)據(jù)。3、設(shè)計一個藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。4、設(shè)計一個音頻均衡器智能調(diào)節(jié)電路，能夠根據(jù)輸入音頻信號的特點自動調(diào)節(jié)均衡器的參數(shù)，實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)。5、設(shè)計一個LED點陣顯示屏電路，能夠顯示文字和圖形，顯示顏色為紅色和綠色。6、設(shè)計一個溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控電路，能夠通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。7、在一個實時操作系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度是一個關(guān)鍵問題，需要根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級、截止時間等因素進行快速的調(diào)度決策。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于實時任務(wù)調(diào)度？（）A.優(yōu)先級隊列和調(diào)度算法B.棧和后進先出調(diào)度C.隊列和先進先出調(diào)度D.集合和隨機調(diào)度8、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫的索引結(jié)構(gòu)，需要支持快速的等值查詢、范圍查詢和排序操作。在這種情況下，以下哪種索引結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.B樹索引，平衡樹結(jié)構(gòu)，適用于多種查詢B.哈希索引，快速等值查詢，但不支持范圍查詢C.位圖索引，適合處理布爾值屬性的查詢D.全文索引，用于文本內(nèi)容的搜索9、設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計，能夠測量1Hz至100kHz范圍內(nèi)的正弦波、方波和三角波的頻率，精度達到0.1%，請詳細(xì)說明系統(tǒng)設(shè)計方案，包括硬件和軟件部分。10、二叉樹常用于實現(xiàn)查找操作，以下關(guān)于二叉樹查找效率的描述，正確的是：（）A.二叉樹的查找效率與樹的高度成正比，樹越高查找越慢B.平衡二叉樹的查找效率一定高于普通二叉樹C.滿二叉樹的查找效率最高，因為其結(jié)構(gòu)最規(guī)整D.無論二叉樹的結(jié)構(gòu)如何，查找操作的時間復(fù)雜度都是O(n)11、設(shè)計一個圖像處理中的圖像質(zhì)量主觀評價實驗方案，包括評價人員的選擇和評價標(biāo)準(zhǔn)的制定。12、設(shè)計一個基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境溫度，并通過控制加熱或制冷設(shè)備將溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±1℃范圍內(nèi)。13、設(shè)計一個同步數(shù)字體系（SDH）的幀結(jié)構(gòu)生成和解析模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)用和解復(fù)用功能。14、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述中，不正確的是（）A.深度優(yōu)先搜索使用棧來實現(xiàn)，廣度優(yōu)先搜索使用隊列來實現(xiàn)B.深度優(yōu)先搜索可能會陷入死循環(huán)，廣度優(yōu)先搜索不會C.對于同一個圖，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定相同D.這兩種算法都可以用于求解圖的連通性問題15、設(shè)計一個數(shù)字信號量化電路，確定量化級數(shù)和編碼方式，分析量化誤差對信號質(zhì)量的影響。16、在一個需要對大量整數(shù)進行排序，并且內(nèi)存空間有限的情況下。以下哪種排序算法可能比較適合？（）A.歸并排序B.冒泡排序C.桶排序D.選擇排序17、考慮一個地理信息系統(tǒng)，需要存儲和管理地圖上的點、線、面等元素的信息，并能夠快速地進行空間查詢和分析，如判斷兩個區(qū)域是否相交。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最適合用于地理空間數(shù)據(jù)的處理？（）A.R樹，支持空間數(shù)據(jù)的索引和查詢B.B+樹，高效存儲和檢索空間數(shù)據(jù)C.紅黑樹，保持空間數(shù)據(jù)的平衡D.哈希樹，快速定位空間元素18、設(shè)計一個簡單的步進電機驅(qū)動器，能夠?qū)崿F(xiàn)電機的精確控制和調(diào)速，包括驅(qū)動電路和控制程序的設(shè)計。19、設(shè)計一個基于模擬比較器和觸發(fā)器的脈沖整形電路，將不規(guī)則脈沖整形為標(biāo)準(zhǔn)脈沖。20、采用模擬電子技術(shù)設(shè)計一個運算跨導(dǎo)放大器（OTA），給出其性能特點和應(yīng)用場景。二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個二叉樹中，如何實現(xiàn)層序遍歷的非遞歸實現(xiàn)？2、（本題5分）解釋什么是并查集的路徑壓縮優(yōu)化策略，說明其原理和實現(xiàn)方法，并分析其對并查集操作效率的影響。3、（本題5分）論述紅黑樹的性質(zhì)和插入、刪除操作時的顏色調(diào)整規(guī)則，以及其在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢。4、（本題5分）解釋什么是斐波那契堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說明其特點和應(yīng)用場景，并闡述如何進行插入和刪除操作。5、（本題5分）論述AVL樹在空間利用效率方面的特點和優(yōu)化方法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實現(xiàn)一個算法，將一個二叉樹鏡像翻轉(zhuǎn)。2、（本題5分）設(shè)計一個哈希表程序，能夠插入、查找和刪除元素，處理哈希沖突，用戶輸入數(shù)據(jù)進行操作并查看結(jié)果。3、（本題5分）以鏈表為基礎(chǔ)，設(shè)計一個音樂排行榜管理系統(tǒng)，支持歌曲的上榜、下榜和排名更新。4、（本題5分）基于字典樹和深度優(yōu)先搜索算法，設(shè)計一個程序，找出一個有向圖中的所有強連通分量。5、（本題5分）分析在字符串匹配中利用后綴自動機提高匹配效率的設(shè)計和實現(xiàn)。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的個人信息，如姓名、工號、部門、職位、薪資等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲員工信息，支持按部門、職位等條件進行快速查詢和排序，并能夠方便地進行員工信息的添加、刪除和修改操作。2、（本題10分）某在線論壇需要對帖子和回復(fù)進行管理。帖子和回復(fù)以雙向鏈表的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）按照發(fā)布時間順序輸出帖子和回復(fù)；（2）將熱門帖子置頂；（3）刪除某