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《數據結構1》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、利用通信原理知識，設計一個無線數據傳輸系統，能夠在一定距離內穩定傳輸數字信號，具備抗干擾和糾錯能力，且傳輸速率達到特定要求。2、設計一個基于無線傳感器網絡的森林火災監測預警系統，能夠及時發現火災并發出警報。3、設計一個基于數字濾波器的信號去噪系統，分析去噪效果和對原始信號的保真度。4、對于有向圖，其拓撲排序是一種重要的操作。以下關于拓撲排序的描述，錯誤的是（）A.結果不一定唯一B.可以用于判斷有向圖是否存在環C.若存在環，則無法進行拓撲排序D.拓撲排序的結果是一個有序的節點序列，反映了節點之間的先后關系5、動態數組是一種可以動態調整大小的數組。以下關于動態數組的描述，錯誤的是：（）A.動態數組可以根據需要自動增加或減少存儲空間B.動態數組在插入元素時可能需要重新分配內存C.動態數組的實現通常基于靜態數組D.動態數組的性能一定優于靜態數組6、數據結構是計算機存儲、組織數據的方式。在眾多的數據結構中，線性表是一種基礎的數據結構。線性表具有多種存儲方式，如順序存儲和鏈式存儲。順序存儲的線性表在插入和刪除元素時，可能會面臨較大的移動操作。假設一個順序存儲的線性表已經存儲了大量元素，現在需要在中間位置插入一個新元素，以下關于這種操作的描述，正確的是：（）A.插入操作的時間復雜度為O(1)B.插入操作的時間復雜度為O(n)C.插入操作無需移動元素D.插入操作的時間復雜度與元素個數無關7、利用電子信息工程知識，設計一個智能家居安防系統，包括入侵檢測、火災報警和遠程監控等功能。8、哈希表是一種用于快速查找的數據結構。假設我們正在使用一個哈希表存儲數據。以下關于哈希表的描述，哪一項是不準確的？（）A.哈希函數用于將關鍵字映射到哈希表中的位置，理想情況下不同的關鍵字應映射到不同的位置B.處理哈希沖突的常見方法有開放地址法和鏈地址法C.哈希表的查找、插入和刪除操作的平均時間復雜度均為O(1)D.哈希表的性能不受哈希函數的選擇和表的裝填因子的影響9、設計一個帶通濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號頻率范圍為0-2kHz。10、設計一個基于ZigBee技術的智能養殖環境監測系統，能夠實時監測養殖場內的溫度、濕度、氨氣濃度等參數。11、設計一個基于LoRa技術的遠距離無線傳輸系統，傳輸距離不小于5公里，數據傳輸速率不低于1kbps，說明系統架構和網絡配置。12、設計一個模擬電路，用于放大音頻信號，要求具有低噪聲、高增益和寬頻帶的特性，同時能夠對輸入信號進行一定程度的濾波處理。13、在排序算法中，冒泡排序是一種簡單的排序方法。關于冒泡排序的原理和特點，以下描述哪一項是不正確的？（）A.冒泡排序通過反復比較相鄰的元素并交換位置，將最大的元素逐步“冒泡”到數組的末尾B.冒泡排序在最壞情況下的時間復雜度為O(n^2)，在最好情況下的時間復雜度為O(n)C.冒泡排序是一種穩定的排序算法，即相同元素的相對順序在排序前后保持不變D.冒泡排序的空間復雜度為O(n)，需要額外的輔助空間來完成排序14、設計一個數字信號處理器（DSP）應用電路，能夠實現音頻信號的濾波、降噪等處理功能。15、考慮到一個分布式緩存系統，需要在多個節點之間同步數據，并處理節點的加入和離開。為了實現可靠的數據同步和容錯，以下哪種數據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16、設計一個溫度報警器電路，當環境溫度超過設定值時，發出聲光報警信號，報警溫度可設置。17、利用數字邏輯電路設計一個電梯控制系統，實現電梯的上下運行、樓層?？亢统d檢測等功能。18、設計一個音頻均衡器智能調節電路，能夠根據輸入音頻信號的特點自動調節均衡器的參數，實現智能調節。19、設計一個音頻放大器，采用D類放大方式，效率達到90%以上，在8Ω負載下輸出功率不小于30W，給出電路設計和電磁兼容考慮。20、在一個圖像識別系統中，需要對大量的圖像特征向量進行聚類分析。以下哪種數據結構和算法常用于實現圖像特征的聚類？（）A.K-Means算法結合鏈表B.層次聚類算法和二叉樹C.密度聚類算法和數組D.以上算法和數據結構都可能用到，取決于具體需求二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋什么是可持久化數據結構，并舉例說明其應用。2、（本題5分）詳細論述在一個具有n個頂點的有向圖中，如何判斷是否為有向無環圖。3、（本題5分）詳細說明選擇排序算法的基本思想和在最壞情況下的時間復雜度分析。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，利用跳表和哈希表的結合，實現對大量用戶信息的高效存儲和快速查找。2、（本題5分）設計一個程序，使用雙向鏈表存儲一組浮點數，實現鏈表的快速排序。3、（本題5分）設計一個程序，在有序鏈表中刪除重復節點，只保留一個，輸出處理后的鏈表。4、（本題5分）設計一個程序，將給定的無序數組構建為一個最大堆，輸出構建后的堆。5、（本題5分）設計一個程序，用圖結構表示計算機網絡中的設備連接，實現故障檢測和最短恢復路徑規劃。四、綜合題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）一個物流配送系統需要管理訂單信息，訂單包括訂單編號、收件人姓名、收件地址、貨物重量、配送狀態等。系統要能夠快速查找特定訂單、按照貨物重量對訂單進行排序、插入新訂單、刪除已完成訂單以及修改訂單的配送狀態。請設計合適的數據結構和算法來滿足這些需求，并給出代碼實現