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(yè)，共2頁(yè)南昌理工學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2》2024-2025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20個(gè)小題，每小題1分，共20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、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量0-30m/s的風(fēng)速，精度達(dá)到0.1m/s。2、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的音頻濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定頻率范圍的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波，分析濾波效果。3、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種常見(jiàn)的方法。以下關(guān)于這兩種算法的描述，正確的是：（）A.深度優(yōu)先搜索總是先訪問(wèn)距離起始節(jié)點(diǎn)最近的未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)B.廣度優(yōu)先搜索使用棧來(lái)保存待訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，深度優(yōu)先搜索使用隊(duì)列C.對(duì)于同一個(gè)圖和起始節(jié)點(diǎn)，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索得到的遍歷結(jié)果一定不同D.深度優(yōu)先搜索適合用于查找圖中的連通分量，廣度優(yōu)先搜索適合用于求解最短路徑問(wèn)題4、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的多星座融合定位算法，評(píng)估定位精度的提升效果。5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Zigbee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的采集和傳輸，描述節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件通信協(xié)議。6、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求進(jìn)行決策。假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.如果需要頻繁進(jìn)行插入和刪除操作，且對(duì)查找效率要求不高，可以選擇鏈表B.如果數(shù)據(jù)量較大且需要高效的查找和排序，二叉搜索樹(shù)是一個(gè)較好的選擇C.對(duì)于需要支持范圍查詢的數(shù)據(jù)，B+樹(shù)通常比二叉搜索樹(shù)更合適D.無(wú)論什么情況，選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)只考慮操作的時(shí)間復(fù)雜度，不需要考慮空間復(fù)雜度7、隊(duì)列也是一種特殊的線性表，與棧的操作原則不同。以下關(guān)于隊(duì)列的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.隊(duì)列遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即最先入隊(duì)的元素最先出隊(duì)B.環(huán)形隊(duì)列可以有效地解決順序隊(duì)列中假溢出的問(wèn)題，提高存儲(chǔ)空間的利用率C.隊(duì)列在任務(wù)調(diào)度、消息傳遞、緩沖區(qū)管理等方面有重要作用D.隊(duì)列的插入和刪除操作只能在隊(duì)頭和隊(duì)尾進(jìn)行，不能在隊(duì)列中間進(jìn)行，且其操作效率總是低于棧8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于計(jì)數(shù)器的定時(shí)器系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、停止和定時(shí)時(shí)間的設(shè)定功能。9、考慮到一個(gè)在線游戲的排行榜系統(tǒng)，需要根據(jù)玩家的得分實(shí)時(shí)更新排名，并能夠快速獲取前幾名玩家的信息。在這種情況下，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠有效地支持排名的動(dòng)態(tài)更新和高效查詢？（）A.平衡二叉樹(shù)B.斐波那契堆C.完全二叉樹(shù)D.伸展樹(shù)10、設(shè)計(jì)一個(gè)基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡，能夠采集多路模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，給出硬件接口設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)思路。11、設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤電路，能夠測(cè)量物體的重量，測(cè)量范圍為0kg到10kg，精度為±0.01kg。12、鏈表是一種常見(jiàn)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，相比順序存儲(chǔ)，鏈表在插入和刪除操作上具有優(yōu)勢(shì)。在單向鏈表中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)域和指針域。如果要在鏈表的中間位置插入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，需要找到插入位置的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)。以下關(guān)于在單向鏈表中查找插入位置前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的描述，正確的是：（）A.時(shí)間復(fù)雜度為O(1)B.時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)C.時(shí)間復(fù)雜度為O(n)D.時(shí)間復(fù)雜度與鏈表長(zhǎng)度無(wú)關(guān)13、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，要求能夠顯示小時(shí)、分鐘和秒，并且具有設(shè)置時(shí)間和鬧鐘功能。14、設(shè)計(jì)一個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的壓力傳感器測(cè)量電路，提高測(cè)量精度，給出電路設(shè)計(jì)和溫度補(bǔ)償算法。15、設(shè)一棵二叉樹(shù)的中序遍歷結(jié)果為ABCDEFG，前序遍歷結(jié)果為DBAECFG，則后序遍歷結(jié)果為（）A.ACGFEDBB.BDFEGCAC.DBEFAGCD.BDACEFG16、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電路，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)具有低功耗和自組網(wǎng)功能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)電子指南針電路，能夠指示方向，精度為±1°，并且具有校準(zhǔn)功能。18、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線通信模塊擴(kuò)展電路，能夠提高無(wú)線通信的距離和數(shù)據(jù)傳輸速率，并且具有加密功能。19、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和讀取，給出存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和控制邏輯。20、設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)電路，能夠根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)控制加熱或冷卻設(shè)備，使環(huán)境溫度保持在設(shè)定值附近，精度為±1℃。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）描述二叉樹(shù)的中序遍歷在二叉搜索樹(shù)中的特殊意義。2、（本題5分）解釋如何在一個(gè)具有n個(gè)頂點(diǎn)的有向圖中計(jì)算每個(gè)頂點(diǎn)的入度和出度的差。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)二叉搜索樹(shù)中刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并保持二叉搜索樹(shù)的性質(zhì)，給出算法步驟和實(shí)現(xiàn)代碼。4、（本題5分）比較冒泡排序和快速排序在對(duì)小規(guī)模數(shù)據(jù)的處理速度。5、（本題5分）詳細(xì)闡述圖這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法（鄰接矩陣和鄰接表），以及圖的深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索算法。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)設(shè)計(jì)B樹(shù)在文件系統(tǒng)中的應(yīng)用和優(yōu)化策略，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。2、（本題5分）在平衡二叉搜索樹(shù)中，設(shè)計(jì)通過(guò)平衡調(diào)整操作提高查找性能的算法。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，構(gòu)建后綴樹(shù)，并用于快速查找字符串中的子串。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)層次遍歷二叉樹(shù)的功能，展示二叉樹(shù)的層次結(jié)構(gòu)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)鏈表，模擬約瑟夫環(huán)問(wèn)題，給定人數(shù)和出圈間隔，輸出出圈順序。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)在線心理咨詢平臺(tái)需要管理咨詢師信息、咨詢案例、用戶問(wèn)題和咨詢記錄等。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)這些信息，支持咨詢師的注冊(cè)和信息管理，咨詢案例的分類(lèi)和存儲(chǔ)，用戶問(wèn)題的提交和咨詢記錄的保存，并能夠保護(hù)用戶隱私和提供咨詢效果的評(píng)估。2、（本題10分）某醫(yī)院的病歷管理系統(tǒng)需要對(duì)患者的病歷信息進(jìn)行高效存儲(chǔ)和檢索。病歷信息包括患者編號(hào)、姓名、病癥、治療方案、主治醫(yī)師等?？紤]使用B樹(shù)或B+樹(shù)來(lái)存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）插入一個(gè)新的病歷；（2）刪除一個(gè)指定的病歷；（3）根據(jù)患者編號(hào)快速查找病歷；（4）按病癥對(duì)病歷進(jìn)行排序并輸出。分析所設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的性能。3、（本題10分）某在線旅游平臺(tái)的景點(diǎn)評(píng)