站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁河南師范大學(xué)

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程實踐》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30個小題，每小題1分，共30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、考慮一個在線投票系統(tǒng)，需要實時統(tǒng)計每個選項的投票數(shù)量，并能夠快速返回得票最多的選項。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以有效地支持這個功能？（）A.數(shù)組，存儲每個選項的票數(shù)B.鏈表，記錄投票信息C.哈希表，將選項作為鍵，票數(shù)作為值D.最大堆，始終保持最大票數(shù)在堆頂2、樹的存儲方式有多種，如雙親表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法等。假設(shè)要快速找到一個節(jié)點的父節(jié)點，以下哪種存儲方式可能最為合適？（）A.雙親表示法B.孩子表示法C.孩子兄弟表示法D.以上方式效果相同3、設(shè)計一個基于藍(lán)牙低能耗（BLE）技術(shù)的智能手環(huán)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)與手機的數(shù)據(jù)交互和健康監(jiān)測功能。4、設(shè)計一個基于無線通信模塊的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)對電表、水表、氣表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。5、已知一個棧的進(jìn)棧序列為1，2，3，4，5。則下列序列中，不可能是出棧序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，56、二叉搜索樹是一種特殊的二叉樹，其左子樹的所有節(jié)點值都小于根節(jié)點值，右子樹的所有節(jié)點值都大于根節(jié)點值。在對二叉搜索樹進(jìn)行中序遍歷時，得到的節(jié)點值序列是：（）A.無序的B.升序的C.降序的D.隨機的7、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⑤斎氲牟环€(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，給出電路原理圖和元件參數(shù)選擇。8、利用數(shù)字電路技術(shù)，設(shè)計一個地鐵自動檢票系統(tǒng)，實現(xiàn)車票驗證、扣費和閘機控制功能。9、設(shè)計一個音頻濾波器組，實現(xiàn)對不同頻段音頻的分離和處理，給出電路結(jié)構(gòu)和濾波器參數(shù)設(shè)計。10、設(shè)計一個基于USBType-C接口的電源適配器，能夠提供多種輸出電壓和電流，包括電路設(shè)計和協(xié)議支持。11、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量直流電壓并以數(shù)字形式顯示，給出測量精度和量程。12、設(shè)計一個集成電路測試中的故障模擬和診斷系統(tǒng)，提高故障檢測率和定位精度。13、設(shè)計一個音頻功率放大器，采用甲類放大方式，在8Ω負(fù)載下輸出功率不小于10W，給出電路設(shè)計和熱設(shè)計。14、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測。15、使用集成電路設(shè)計一個運算放大器，給出性能指標(biāo)要求和電路設(shè)計方案，并進(jìn)行仿真驗證。16、假設(shè)要實現(xiàn)一個高效的緩存淘汰策略，除了LRU之外，還有一種常見的策略是FIFO（FirstInFirstOut）。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以方便地實現(xiàn)FIFO策略？（）A.隊列，先進(jìn)先出的特性符合FIFO要求B.棧，后進(jìn)先出，不符合FIFO策略C.堆，用于優(yōu)先級排序，不適合FIFOD.鏈表，需要額外的邏輯來實現(xiàn)FIFO17、假設(shè)要設(shè)計一個算法來找出一個整數(shù)數(shù)組中所有出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的結(jié)合可能是最有效的？（）A.哈希表記錄元素出現(xiàn)次數(shù)，然后篩選出次數(shù)超過一半的元素B.排序數(shù)組，然后通過遍歷找出出現(xiàn)次數(shù)超過一半的元素C.棧，存儲元素并進(jìn)行比較，難以實現(xiàn)此功能D.隊列，先進(jìn)先出，不適合統(tǒng)計元素出現(xiàn)次數(shù)18、設(shè)計一個基于傳感器的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能夠同時監(jiān)測溫度、濕度、光照強度等環(huán)境參數(shù)，并通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)。19、設(shè)計一個數(shù)字信號處理中IIR濾波器和FIR濾波器的性能比較方案，在相同條件下分析濾波效果和資源消耗。20、設(shè)計一個基于Wi-Fi的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時視頻傳輸和遠(yuǎn)程控制，闡述系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)配置。21、設(shè)計一個基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)，能夠根據(jù)土壤濕度自動控制灌溉設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。22、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。23、設(shè)計一個無線通信收發(fā)系統(tǒng)，工作頻率在2.4GHz，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，通信距離達(dá)到100米，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)。24、設(shè)計一個數(shù)字頻率計電路，能夠測量頻率范圍為1Hz-100MHz的正弦波、方波和脈沖波信號，測量精度不低于0.1%。25、基于通信編碼技術(shù)設(shè)計一個糾錯編碼系統(tǒng)，能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼和糾錯，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?6、設(shè)計一個數(shù)字溫度計，采用熱電偶傳感器，能夠測量-50℃至150℃的溫度范圍，精度為0.5℃，說明硬件連接和信號調(diào)理。27、對于一個有n個頂點的無向圖，如果采用鄰接矩陣存儲，其空間復(fù)雜度為？（）A.O(n)B.O(nlogn)C.O(n^2)D.O(n^3)28、在一個股票交易系統(tǒng)中，需要實時記錄每只股票的價格變化，并能夠快速計算某一時間段內(nèi)的股票價格均值和波動率。為了支持這些功能，以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能是合適的？（）A.滑動窗口結(jié)合隊列B.雙端隊列結(jié)合堆C.優(yōu)先隊列結(jié)合棧D.鏈表結(jié)合樹29、堆是一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于實現(xiàn)優(yōu)先隊列。在最大堆中，以下說法錯誤的是（）A.父節(jié)點的值大于等于子節(jié)點的值B.可以通過堆排序?qū)崿F(xiàn)升序排列C.插入和刪除元素的時間復(fù)雜度均為O(logn)D.堆一定是完全二叉樹30、設(shè)計一個基于FPGA的視頻壓縮系統(tǒng)，采用H.264或H.265編碼標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的壓縮。二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）某電商平臺的商品推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽和購買歷史為用戶推薦商品。系統(tǒng)需要存儲用戶的行為數(shù)據(jù)，包括用戶編號、商品編號、瀏覽時間、購買時間等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠快速分析用戶行為，為用戶生成個性化的商品推薦，并給出代碼實現(xiàn)和性能評估。2、（本題5分）某在線電影票務(wù)系統(tǒng)需要處理影片信息、場次安排、座位預(yù)訂和票房統(tǒng)計。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，實現(xiàn)票務(wù)銷售的高效管理。3、（本題5分）某公司的員工管理系統(tǒng)需要存儲員工的個人信息，如姓名、工號、部門、職位、薪資等。請設(shè)計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲員工信息，支持按部門、職位等條件進(jìn)行快速查詢和排序，并能夠方便地進(jìn)行員工信息的添加、刪除和修改操作。4、（本題5分）一個健身房的會員管理系統(tǒng)需要存儲會員信息，如會員編號、會員姓名、會員類型、會員期限、消費記錄等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定會員、按照消費金額對會員進(jìn)行排序、新增會員、修改會員信息以及刪除會員。請設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實現(xiàn)和性能分析。5、（本題5分）一個在線圖書館系統(tǒng)需要管理大量的圖書信息，包括書名、作者、ISBN號、出版年份、館藏數(shù)量等。設(shè)計一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲這些圖書信息，實現(xiàn)圖書的添加、刪除、查找、借閱和歸還操作，并能夠快速統(tǒng)計各類圖書的館藏數(shù)量和借閱頻率。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在具有n個頂點和e條邊的無向圖中，如何使用普里姆（Prim）算法求解次小生成樹，并說明算法的思路和關(guān)鍵步驟。2、（本題5分）論述在最短路徑算法的并行化實現(xiàn)中，如何劃分任務(wù)和協(xié)調(diào)計算以提高效率。3、（本題5分）對于一個具有n個元素的數(shù)組，如何使用插入排序算法對近乎有序的數(shù)組進(jìn)行排序？4、（本題5分）