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…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁重慶城市科技學院《數據結構2》

2023-2024學年第一學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、設計一個數字圖像處理系統，能夠對輸入的圖像進行灰度化、二值化、邊緣檢測等基本操作，并顯示處理后的結果。2、設計一個基于Wi-Fi技術的無線視頻監控系統，能夠實時傳輸高清視頻，具備遠程控制和存儲功能，說明系統組成和網絡配置。3、在數據結構的應用中，文件操作也是一個重要方面。以下關于數據結構與文件操作的描述，不正確的是：（）A.可以將數據結構中的數據存儲到文件中，以便長期保存和后續使用B.在從文件中讀取數據并構建數據結構時，需要考慮數據的格式和轉換C.對于大型文件，可以采用分塊讀取和處理的方式，避免一次性將全部數據讀入內存D.文件操作與數據結構的選擇和使用無關，只需要關注文件的讀寫方法和權限4、設計一個光控開關電路，當環境光照強度低于一定值時，自動打開照明設備，當光照強度高于一定值時，自動關閉照明設備。5、二叉搜索樹是一種具有特殊性質的二叉樹。以下關于二叉搜索樹的性質，錯誤的是（）A.左子樹上所有節點的值均小于根節點的值B.右子樹上所有節點的值均大于根節點的值C.左右子樹也是二叉搜索樹D.中序遍歷二叉搜索樹得到的序列是降序的6、隊列也是一種特殊的線性表，遵循先進先出的原則。在實際應用中，隊列常用于（）A.操作系統的作業調度B.圖的廣度優先搜索算法C.緩存數據的管理D.以上都是7、設計一個基于音頻功率放大器的舞臺音響系統，輸出功率不小于500W，具備音效調節功能。8、在一個文本處理程序中，需要對輸入的大量文本進行單詞頻率統計。也就是說，要快速確定每個單詞在文本中出現的次數。以下哪種數據結構最適合用于實現這個功能？（）A.棧，按照后進先出的原則存儲單詞B.隊列，先進先出地處理單詞C.二叉樹，對單詞進行分類存儲D.哈希表，將單詞作為鍵，出現次數作為值9、假設要實現一個可以快速查找兩個節點之間是否存在路徑的圖數據結構。以下哪種表示方法和搜索算法的組合最適合？（）A.鄰接矩陣和深度優先搜索B.鄰接表和廣度優先搜索C.鄰接矩陣和廣度優先搜索D.鄰接表和深度優先搜索10、考慮一個語音識別系統，需要對語音信號進行實時處理和分析，存儲語音片段的特征信息，并能夠快速地進行匹配和識別。對于這樣的系統，以下哪種數據結構可能是最適合的？（）A.循環鏈表，存儲連續的語音片段B.雙鏈表，方便前后雙向訪問語音數據C.二叉堆，快速獲取重要的語音特征D.哈希桶，快速定位特定的語音特征11、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。假設一個數組的初始狀態接近有序，以下關于冒泡排序的性能，哪個描述是準確的（）A.時間復雜度仍然是O(n^2)，效率低下B.時間復雜度接近O(n)，性能較好C.會自動轉換為更高效的排序算法D.無法確定其性能12、設計一個基于藍牙的無線鍵盤，能夠與計算機或移動設備進行無線連接，實現按鍵輸入功能。13、設計一個基于FPGA的視頻壓縮編碼系統，實現H.264或H.265編碼，給出硬件設計和資源利用。14、設計一個基于音頻運放的耳機放大器，輸出功率不小于500mW，失真度小于0.1%。15、設計一個基于FPGA的數字濾波器，實現低通、高通、帶通和帶阻濾波功能，給出設計過程和資源利用分析。16、利用數字邏輯電路設計一個數字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率，給出測量精度和范圍。17、假設要實現一個LRU（最近最少使用）緩存淘汰策略，用于管理有限的內存空間以存儲經常訪問的數據。為了有效地實現這個策略，以下哪種數據結構是關鍵？（）A.雙向鏈表結合哈希表B.棧結合數組C.隊列結合樹D.堆結合鏈表18、平衡二叉樹是為了改進二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關于平衡二叉樹的敘述中，不正確的是（）A.平衡二叉樹通過旋轉操作保持樹的平衡B.平衡二叉樹的左右子樹高度差絕對值不超過1C.插入和刪除操作可能會導致平衡二叉樹失去平衡D.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹19、設計一個基于PLC的工業機器人控制系統，能夠實現機器人的運動控制、軌跡規劃和任務執行。20、二分查找是一種在有序數組中進行查找的高效算法。以下關于二分查找的描述，錯誤的是（）A.每次將查找范圍縮小一半，逐步逼近目標元素B.二分查找的時間復雜度為O(log?n)C.二分查找要求數組必須是有序的，且只能用于數組，不能用于鏈表D.二分查找在所有情況下都比順序查找快二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述AVL樹在空間利用效率方面的特點和優化方法。2、（本題5分）論述如何使用并查集解決朋友圈問題，給出具體的實現和分析。3、（本題5分）論述在圖的最短路徑算法中，如何處理有向無環圖中的最短路徑問題。4、（本題5分）在一個雙向鏈表中，如何將鏈表按值從小到大排序？5、（本題5分）深入分析在具有n個元素的數組中，如何實現歸并排序的非遞歸版本，并比較其與遞歸版本的性能差異。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個桶排序算法，對給定的一定范圍內的整數進行排序，分析其適用場景和局限性。2、（本題5分）設計一個基于伸展樹的存儲結構來存儲音樂文件信息，實現文件的添加、刪除和按播放時長查詢操作。3、（本題5分）設計一個程序，使用合適的數據結構存儲一個在線游戲的角色屬性信息，支持角色的升級和屬性修改。4、（本題5分）設計一個程序，在給定的數組中找出所有不重復的元素，輸出這些元素。5、（本題5分）設計一個程序，利用哈希表存儲大量的英文單詞，實現快速查找和統計單詞出現的頻率。四、綜合題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）某社交平臺需要存儲用戶的好友關系數據。每個用戶有一個唯一的用戶ID，好友關系是雙向的。請設計數據結構來表示用戶之間的好友關系，能夠快速查詢某個用戶的好友列表、判斷兩個用戶是否為好友、添加或刪除好友關系，并計算用戶的好友數量。2、（本題10分）某城市的公交路線管理系統需要存儲公交路線的信息，如路線編號、起點站、終點站、途經站點、發車時間等。系統要實現快速查找特定路線、按照路線長度對路線進行排序、新增和刪除路線、修改路線的發車時間等功能。請確定合適的數據結構，并詳細描述算