學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Java）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、對于一個具有n個節(jié)點的帶權(quán)無向圖，使用Prim算法生成最小生成樹，其時間復(fù)雜度為：（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(ne)2、設(shè)計一個基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水中的溶解氧、pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)，并通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。3、棧是一種特殊的線性表，遵循特定的操作原則。以下關(guān)于棧的描述，不準確的是：（）A.棧的操作遵循后進先出（LIFO）原則，即最后入棧的元素最先出棧B.可以用數(shù)組或鏈表來實現(xiàn)棧，常見的操作有入棧、出棧和獲取棧頂元素C.棧在函數(shù)調(diào)用、表達式求值、括號匹配等場景中有廣泛應(yīng)用D.棧的大小是無限的，可以隨意入棧元素，不需要考慮棧滿的情況4、假設(shè)要實現(xiàn)一個可以快速查找前K個最大值的算法，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.最大堆，每次取出堆頂元素即為最大值B.最小堆，維護一個大小為K的堆，堆頂為第K大的值C.二叉搜索樹，遍歷獲取最大值，效率較低D.鏈表，查找最大值操作復(fù)雜5、設(shè)計一個基于無線通信技術(shù)的智能水質(zhì)監(jiān)測浮標系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水域的水質(zhì)參數(shù)并遠程傳輸。6、設(shè)計一個光通信中的摻鉺光纖放大器（EDFA）驅(qū)動電路，實現(xiàn)對EDFA的穩(wěn)定驅(qū)動和增益控制。7、在動態(tài)數(shù)組的實現(xiàn)中，當數(shù)組容量不足時需要進行擴容。關(guān)于動態(tài)數(shù)組的擴容策略，以下描述哪一項是不正確的？（）A.常見的擴容策略是按照一定的比例增加數(shù)組的容量，如擴大為原來的兩倍B.擴容操作會涉及到數(shù)據(jù)的復(fù)制，可能會影響性能C.為了避免頻繁擴容，可以在創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組時預(yù)留一定的額外空間D.擴容操作的時間復(fù)雜度總是O(n)，其中n是數(shù)組中的元素數(shù)量8、設(shè)計一個基于LoRaWAN的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，實現(xiàn)低功耗遠距離數(shù)據(jù)傳輸，給出硬件架構(gòu)和軟件流程。9、設(shè)計一個數(shù)字音頻處理中的音頻水印嵌入和提取系統(tǒng)，分析水印的魯棒性和不可感知性。10、設(shè)計一個用于智能手表的電源管理芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗運行和快速充電，給出芯片架構(gòu)和功能模塊。11、設(shè)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(guān)門。12、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個電動汽車充電樁的功率模塊，實現(xiàn)高效充電和電能轉(zhuǎn)換。13、設(shè)計一個數(shù)字示波器探頭電路，能夠?qū)⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)換為適合示波器測量的信號，并且具有衰減和補償功能。14、當使用快速排序算法對一個數(shù)組進行排序時，選擇基準元素的策略對算法的性能有很大影響。假設(shè)總是選擇數(shù)組的第一個元素作為基準，在某些特殊情況下可能會導(dǎo)致算法的性能變差。以下哪種情況可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象（）A.數(shù)組已經(jīng)是有序的B.數(shù)組元素的值都相同C.數(shù)組元素隨機分布D.以上情況都不會15、設(shè)計一個數(shù)字電路中的狀態(tài)機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密和解密功能，分析加密強度和效率。16、設(shè)計一個簡單的太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)日照時間和環(huán)境亮度自動控制路燈的開啟和關(guān)閉。17、運用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計一個遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)患者數(shù)據(jù)的實時傳輸和醫(yī)生的遠程診斷。18、設(shè)計一個基于555定時器的脈沖產(chǎn)生電路，輸出頻率和占空比可調(diào)，給出電路原理圖和參數(shù)計算方法，分析其穩(wěn)定性和應(yīng)用場景。19、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對ASK、FSK、PSK等調(diào)制信號的解調(diào)。20、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）和攝像頭的運動目標檢測系統(tǒng)，實時檢測視頻中的運動目標。21、設(shè)計一個基于FPGA的圖像銳化系統(tǒng)，能夠增強圖像的邊緣和細節(jié)，說明算法和硬件實現(xiàn)。22、在一個大頂堆中，若父節(jié)點的索引為i，則其左子節(jié)點的索引為？（）A.2i+1B.2iC.2i-1D.i/223、對于一個具有n個節(jié)點的AVL樹，其平均查找長度的量級為？（）A.O(1)B.O(logn)C.O(n)D.O(nlogn)24、哈希表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于哈希表的描述，不正確的是：（）A.哈希表通過哈希函數(shù)將關(guān)鍵字映射到存儲位置B.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復(fù)雜度都接近O(1)C.哈希沖突是指不同的關(guān)鍵字映射到了相同的存儲位置D.哈希表不需要處理哈希沖突25、設(shè)計一個基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)特定的功能，如數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，描述系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件編程思路。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細闡述如何利用線段樹解決區(qū)間查詢和更新問題，給出建樹和操作的過程。2、（本題5分）詳細說明插入排序算法在數(shù)組元素較少時的優(yōu)勢。3、（本題5分）深入分析在一個具有n個元素的鏈表中，如何實現(xiàn)鏈表的排序操作，如使用歸并排序算法。4、（本題5分）說明二叉樹的遍歷算法在二叉樹的平衡檢查優(yōu)化問題、樹的對稱問題變種中的應(yīng)用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用計數(shù)排序算法對一個整數(shù)數(shù)組進行排序，數(shù)組中的元素值范圍已知。2、（本題5分）設(shè)計一個哈希表程序，采用開放尋址法的優(yōu)化版本處理哈希沖突，提高性能并展示操作過程和結(jié)果。3、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用雙向鏈表存儲一組整數(shù)，實現(xiàn)鏈表的反轉(zhuǎn)操作。4、（本題5分）設(shè)計一個算法，在一個整數(shù)數(shù)組中找出第k小的元素。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，使用分治法解決最大子數(shù)組和問題，輸出最大子數(shù)組和及其位置。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某機場的航班管理系統(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。2、（本題10分）一個股票交易系統(tǒng)需要實時處理大量的股票交易數(shù)據(jù)，包括股票代碼、交易時間、交易價格、交易數(shù)量、買賣方向等。請設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲和管理這些交易數(shù)據(jù)，能夠快速查詢特定股票的交易記錄、按時間排序交易、計算某段時間內(nèi)的股票均價，并支持新交易的插入和舊交易的刪除。3、（本題10分）某在線購物平臺的優(yōu)惠券