裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁安徽大學(xué)江淮學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Java）》

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15個小題，每小題1分，共15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、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2、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個升壓型直流-直流變換器（BoostConverter），并對其性能進(jìn)行測試和優(yōu)化。3、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。4、對于一個用數(shù)組實現(xiàn)的循環(huán)隊列，當(dāng)隊尾指針rear等于數(shù)組的最大下標(biāo)時，若要進(jìn)行入隊操作，需要進(jìn)行的處理是？（）A.rear重置為0B.rear保持不變C.擴(kuò)充數(shù)組容量D.無法再入隊5、設(shè)計一個基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度，為植物生長提供最佳環(huán)境。6、設(shè)計一個數(shù)字電壓表，測量范圍為0至1000V，精度為10V，采用分壓網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，說明硬件電路和軟件算法。7、設(shè)計一個低通濾波器，截止頻率為1kHz，通帶波紋小于1dB，阻帶衰減大于40dB，采用巴特沃斯濾波器設(shè)計，給出電路參數(shù)和仿真結(jié)果。8、設(shè)計一個基于光纖通信的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在長距離傳輸中保持高速和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸性能。9、設(shè)計一個基于光電二極管和運(yùn)放的光功率測量系統(tǒng)，能夠測量不同波長的光功率。10、設(shè)計一個模擬電子琴的電路，能夠通過按鍵產(chǎn)生不同頻率的聲音，模擬鋼琴的基本音階。11、考慮一個表達(dá)式求值的程序，例如計算數(shù)學(xué)表達(dá)式3+(4*5)-6。為了正確地按照運(yùn)算符的優(yōu)先級進(jìn)行計算，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常被用于輔助計算過程？（）A.隊列，存儲待計算的數(shù)字和運(yùn)算符B.棧，用于處理運(yùn)算符的優(yōu)先級C.數(shù)組，存儲表達(dá)式的各個元素D.二叉樹，構(gòu)建表達(dá)式的結(jié)構(gòu)12、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理的音頻降噪耳機(jī)系統(tǒng)，有效降低環(huán)境噪聲對音頻的干擾。13、設(shè)計一個基于運(yùn)算放大器的儀表放大器電路，具有高共模抑制比和高輸入阻抗，給出電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算。14、設(shè)計一個簡單的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測，闡述系統(tǒng)的架構(gòu)和控制策略。15、設(shè)計一個電子秤數(shù)據(jù)存儲電路，能夠?qū)㈦娮映拥臏y量數(shù)據(jù)存儲在本地或云端，方便查詢和分析。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧的應(yīng)用場景，如函數(shù)調(diào)用棧的模擬、深度優(yōu)先搜索的非遞歸實現(xiàn)等，并說明其原理。2、（本題5分）闡述如何在一個具有n個頂點的有向圖中，使用Floyd算法求解任意兩點之間的最短路徑問題，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）闡述如何在一個鏈表中實現(xiàn)選擇排序，給出算法步驟和實現(xiàn)代碼，并分析其時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。4、（本題5分）對于一個具有n個頂點的有向圖，如何使用拓?fù)渑判蛩惴ㄅ袛嗍欠翊嬖诙鄠€合法的拓?fù)湫蛄校咳?、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺需要對用戶的購買記錄進(jìn)行分析，以了解用戶的消費(fèi)習(xí)慣。購買記錄以鏈表形式存儲，每個節(jié)點包含用戶ID、商品ID、購買時間和購買金額等信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）統(tǒng)計每個用戶的總消費(fèi)金額；（2）找出消費(fèi)金額最高的前10個用戶；（3）按照購買時間對購買記錄進(jìn)行排序。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個超市的促銷活動管理系統(tǒng)需要存儲促銷活動的信息，如活動編號、活動名稱、活動時間、優(yōu)惠方式、參與商品等。系統(tǒng)要支持快速查找特定促銷活動、按照活動時間對活動進(jìn)行排序、新增促銷活動、修改活動規(guī)則、結(jié)束活動。請確定恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述算法和代碼實現(xiàn)，以及性能優(yōu)化策略。3、（本題5分）某旅游景點的門票預(yù)訂系統(tǒng)需要管理預(yù)訂信息，包括預(yù)訂編號、游客姓名、身份證號、預(yù)訂日期、門票類型、數(shù)量等。系統(tǒng)要支持快速查找特定預(yù)訂、按照預(yù)訂日期對預(yù)訂進(jìn)行排序、新增預(yù)訂、取消預(yù)訂以及修改預(yù)訂的門票數(shù)量。請設(shè)計適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，給出代碼實現(xiàn)，并分析其時間和空間性能。4、（本題5分）在一個在線考試的監(jiān)考系統(tǒng)中，需要實時記錄考生的答題情況、交卷時間、是否作弊等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保障考試的公平性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，支持對考生答題過程的監(jiān)控和異常情況的處理。5、（本題5分）某機(jī)場的航班管理系統(tǒng)需要存儲航班的信息，如航班編號、出發(fā)地、目的地、起飛時間、降落時間、航班狀態(tài)等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定航班、按照起飛時間對航班進(jìn)行排序、新增航班、修改航班信息、取消航班。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個程序，使用鏈表實現(xiàn)棧的排序功能，輸入一個棧進(jìn)行排序并展示結(jié)果。2、（本題10分）設(shè)計一個程序，利用優(yōu)先隊列和哈希表的結(jié)合，實現(xiàn)對多個任務(wù)的優(yōu)