學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁湘中幼兒師范高等?？茖W?！稊?shù)據(jù)結構C1》2024-2025學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、假設要設計一個算法來找出一個整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結構和算法的結合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進行比較，難以實現(xiàn)此功能D.隊列，先進先出，不適合統(tǒng)計元素出現(xiàn)次數(shù)2、在數(shù)據(jù)結構的學習中，理解算法的正確性和穩(wěn)定性是很重要的。以下關于算法正確性和穩(wěn)定性的描述，錯誤的是：（）A.算法的正確性是指對于任意合法的輸入，算法都能給出正確的輸出B.穩(wěn)定性是指在排序過程中，如果兩個元素的關鍵字相等，它們在排序前后的相對順序不變C.冒泡排序是一種穩(wěn)定的排序算法，而快速排序在默認情況下是不穩(wěn)定的D.算法的正確性和穩(wěn)定性是相互獨立的，一個算法可以是正確的但不穩(wěn)定，也可以是穩(wěn)定的但不正確3、考慮到一個分布式緩存系統(tǒng)，需要在多個節(jié)點之間同步數(shù)據(jù)，并處理節(jié)點的加入和離開。為了實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)同步和容錯，以下哪種數(shù)據(jù)結構和技術可能會被用到？（）A.一致性哈希B.分布式鎖C.分布式事務D.分布式隊列4、設計一個音頻均衡器，能夠對不同頻段的音頻信號進行增益調(diào)節(jié)，給出系統(tǒng)方案和濾波器設計。5、設計一個數(shù)字頻率計多功能顯示電路，能夠同時顯示頻率、周期、占空比等參數(shù)，并且具有圖形顯示功能。6、設計一個基于光電傳感器的自動門控制系統(tǒng)，當有人靠近時自動開門，一段時間后自動關門。7、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結構，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。關于堆的性質(zhì)和操作，以下描述哪一項是不正確的？（）A.堆分為最大堆和最小堆，最大堆中父節(jié)點的值大于子節(jié)點的值，最小堆中父節(jié)點的值小于子節(jié)點的值B.可以使用數(shù)組來實現(xiàn)堆，通過特定的公式計算節(jié)點的位置C.向堆中插入一個元素和刪除堆頂元素的時間復雜度均為O(logn)，其中n是堆中元素的數(shù)量D.堆排序是基于堆的一種排序算法，其時間復雜度為O(n^2)8、假設正在設計一個資源分配系統(tǒng)，需要管理有限的資源，并根據(jù)請求的優(yōu)先級和時間進行分配。以下哪種數(shù)據(jù)結構可以有效地支持資源的分配和管理？（）A.最小堆，獲取最小優(yōu)先級的請求B.最大堆，處理最高優(yōu)先級的請求C.鏈表，順序分配資源D.數(shù)組，通過索引分配資源9、設計一個基于51單片機的電子時鐘，具有時分秒顯示、設置和鬧鐘功能，給出硬件電路和程序代碼。10、利用射頻電路設計一個手機信號放大器，提高特定區(qū)域內(nèi)的手機信號強度和質(zhì)量。11、假設在一個實時交通監(jiān)控系統(tǒng)中，需要不斷地接收車輛的位置信息，并快速判斷某一區(qū)域內(nèi)車輛的擁堵情況。為了有效地存儲和處理這些實時數(shù)據(jù)，以下哪種數(shù)據(jù)結構可以提供快速的查詢和更新操作？（）A.紅黑樹B.線段樹C.B樹D.圖12、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設一個圖有100個頂點，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節(jié)省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定13、設計一個基于DSP的語音識別系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)特定語音指令的識別和響應，給出系統(tǒng)的硬件架構和識別算法。14、設計一個基于ARM處理器的智能家居控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設備的遠程控制和智能調(diào)節(jié)，說明系統(tǒng)架構和通信協(xié)議。15、數(shù)據(jù)結構是計算機存儲、組織數(shù)據(jù)的方式。在研究數(shù)據(jù)結構時，線性表是一種基礎的數(shù)據(jù)結構。以下關于線性表的描述，錯誤的是（）A.線性表可以順序存儲，也可以鏈式存儲B.順序存儲的線性表可以隨機訪問任意元素，時間復雜度為O(1)C.鏈式存儲的線性表在插入和刪除操作時，不需要移動大量元素，效率較高D.線性表的長度是固定的，不能動態(tài)變化16、設計一個基于數(shù)字電位器和運放的音頻均衡器電路，實現(xiàn)對不同頻段音頻的增益調(diào)節(jié)。17、設計一個太陽能充電控制器電路，能夠對太陽能電池板的輸出進行最大功率點跟蹤（MPPT），并對蓄電池進行合理充電管理，給出電路原理和控制策略。18、使用單片機設計一個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠檢測水中的酸堿度、溶解氧等參數(shù)，并通過網(wǎng)絡上傳數(shù)據(jù)。19、設計一個通信系統(tǒng)中的信道編碼模塊，實現(xiàn)某種糾錯編碼算法，分析其糾錯能力和編碼效率。20、設計一個太陽能熱水器控制器，能夠自動控制水溫、水位和上水，描述電路原理和控制策略。二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋圖的連通性概念，以及如何判斷一個圖是否連通。2、（本題5分）在一個具有n個元素的雙向循環(huán)鏈表中，如何實現(xiàn)將鏈表按照特定規(guī)則進行分割，給出算法步驟和時間復雜度分析。3、（本題5分）闡述并查集中如何處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的合并和查詢操作。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）研究跳表多層結構的構建策略，優(yōu)化查找性能，進行實驗對比。2、（本題5分）優(yōu)化KMP算法的next數(shù)組計算方法，提高字符串匹配的效率，并進行性能測試。3、（本題5分）設計一個隊列結構，用于模擬銀行排隊系統(tǒng)，實現(xiàn)客戶的入隊、出隊操作，并能統(tǒng)計客戶的平均等待時間。4、（本題5分）基于字典樹和克魯斯卡爾算法，設計一個程序，為一個分布式存儲系統(tǒng)構建最優(yōu)的數(shù)據(jù)存儲節(jié)點連接方案。5、（本題5分）設計一個哈希表程序，支持哈希表的動態(tài)調(diào)整大小和負載因子控制功能。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)進行快速檢索和排序。數(shù)據(jù)以紅黑樹的形式存儲。請設計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入一條新的數(shù)據(jù)記錄；（2）刪除一條指定的數(shù)據(jù)記錄；（3）按照某個字段對數(shù)據(jù)進行排序并輸出；（4）查找某個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄。分析算法的時間復雜度和空間復雜度。2、（本題10分）某在線游戲的道具管理系統(tǒng)需要記錄道具信息、玩家擁有情況