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1頁，共3頁常德職業技術學院《數據結構與算法Ⅱ》

2023-2024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、當需要構建一個能夠表示家族關系的樹形數據結構時，假設每個節點代表一個家庭成員，并且需要方便地查找某個成員的祖先和后代。以下哪種樹形結構最合適？（）A.二叉樹B.二叉搜索樹C.多叉樹D.紅黑樹2、根據通信原理，設計一個衛星通信地面站的天線跟蹤控制系統，確保天線始終對準衛星。3、設計一個電子秤數據加密電路，能夠對電子秤的測量數據進行加密，保證數據的安全性。4、設計一個基于模擬移相器的相位調節系統，能夠實現對輸入信號相位的連續調節。5、設計一個數字圖像處理中的圖像增強算法，并在不同類型的圖像上進行應用和效果評估。6、假設要對一個包含1000個元素的數組進行排序，以下哪種排序算法在平均情況下性能較好？（）A.冒泡排序B.選擇排序C.插入排序D.快速排序7、想象一個在線考試系統，需要實時統計每個考生的答題進度和得分情況。以下哪種數據結構能夠高效地支持這種統計需求？（）A.樹狀數組，適合進行區間更新和查詢B.線段樹，常用于區間操作，但實現相對復雜C.哈希表，快速查找考生信息，但不便于區間統計D.優先隊列，按照得分排序，不便于答題進度的統計8、設計一個基于FPGA的圖像壓縮編碼系統，實現圖像的高效壓縮，給出硬件設計和編碼效率分析。9、設計一個太陽能路燈控制器電路，能夠根據環境光照強度自動控制路燈的開關，并且具有過充過放保護功能。10、設計一個基于FPGA的數字信號解調系統，能夠實現對ASK、FSK、PSK等調制信號的解調。11、設計一個數字移相器，能夠實現0至180度的連續相移，相移精度為0.1度，給出電路結構和控制方法。12、在數據結構的存儲方式中，除了順序存儲和鏈式存儲，還有其他方式。以下關于存儲方式的描述，不準確的是：（）A.索引存儲通過建立索引表來加快數據的查找和訪問速度，適用于數據量大且查找頻繁的情況B.散列存儲利用哈希函數將數據映射到存儲位置，具有快速查找的特點，但可能會出現沖突C.順序存儲和鏈式存儲是最基本的存儲方式，其他存儲方式都是在此基礎上發展而來的D.不同的存儲方式適用于不同的場景，沒有一種存儲方式可以適用于所有情況13、設計一個用于工業機器人視覺引導的圖像處理系統，能夠實現工件識別和定位，給出系統硬件和軟件設計。14、想象一個需要存儲大量學生成績數據，并能夠快速找出最高成績和最低成績的應用場景。同時，還需要支持成績的插入和更新操作。在這種情況下，以下哪種數據結構可能最為合適？（）A.二叉搜索樹，能快速查找、插入和刪除元素，但平衡情況影響性能B.堆，特別是最大堆和最小堆，能快速獲取最大或最小元素，插入和更新操作相對復雜C.哈希表，查找特定成績效率高，但不便于直接找出最大和最小成績D.紅黑樹，自平衡的二叉搜索樹，保證了較高的查找和插入效率15、設計一個基于數字鎖相環和頻率合成器的通信信號源，產生穩定的、頻率可調的通信信號。二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細闡述在一個具有n個元素的堆中，如何進行堆的調整操作以保持堆的性質。2、（本題5分）詳細闡述二叉樹的前序、中序和后序遍歷的遞歸和非遞歸實現方法，并舉例說明其應用場景。3、（本題5分）詳細論述在具有n個元素的有序鏈表中，如何進行插入操作以保持鏈表的有序性，并給出具體的算法步驟和代碼實現。4、（本題5分）深入解釋在歸并排序算法中，如何將兩個已排序的子序列合并為一個有序序列，以及歸并排序的時間和空間復雜度。三、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某高校的選課系統需要處理學生的選課操作，確保課程容量不超員，同時滿足學生的選課需求。設計合適的數據結構和算法，實現選課過程的高效管理。2、（本題5分）某電商平臺的優惠券管理系統需要存儲優惠券信息，如優惠券編號、優惠金額、使用條件、有效期等。系統要能夠快速查找特定優惠券、按照優惠金額對優惠券進行排序、發放優惠券、使用優惠券以及刪除過期優惠券。請選擇恰當的數據結構，并詳細闡述實現這些功能的算法和代碼，以及性能考量。3、（本題5分）一個電商網站的商品評論管理系統需要存儲商品評論信息，包括評論編號、商品編號、評論內容、評論者、評論時間等。系統要實現快速查找特定商品的評論、按照評論時間對評論進行排序、新增評論、刪除不良評論。請確定合適的數據結構，并詳細闡述算法和代碼實現，同時討論性能優化策略。4、（本題5分）某學校的社團管理系統需要管理社團信息、成員信息、活動安排和經費使用等。設計一種數據結構來存儲這些信息，實現社團的創建、注銷和信息修改，成員的加入、退出和管理，活動的組織和記錄，以及經費的收支和統計，并能夠評估社團的活躍度和發展情況。5、（本題5分）一個圖書館的圖書借閱系統需要記錄讀者的借閱信息、歸還日期和逾期情況。設計合適的數據結構來管理這些信息，能夠快速地查詢讀者的借閱記錄、提醒讀者歸還圖書，并統計圖書的借閱頻率。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個程序，使用雙向鏈表存儲一組整數，實現鏈表的歸并排序。2、