西安交通大學(xué)城市學(xué)院《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁西安交通大學(xué)城市學(xué)院

《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在一個(gè)長度為n的順序表中，刪除第i個(gè)元素（1<=i<=n），需要移動(dòng)的元素個(gè)數(shù)為（）A.iB.n-iC.n-i+1D.n-i-12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARM的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)控和控制，描述系統(tǒng)架構(gòu)和軟件界面。3、設(shè)計(jì)一個(gè)基于D/A轉(zhuǎn)換器的三角波信號(hào)發(fā)生器電路，輸出頻率范圍為100Hz-1kHz，幅度可調(diào)。4、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的智能電表抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。5、AVL樹是一種平衡二叉搜索樹。假設(shè)我們正在使用一個(gè)AVL樹。以下關(guān)于AVL樹的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.AVL樹通過旋轉(zhuǎn)操作保持左右子樹的高度差不超過1，從而保證平衡B.插入和刪除節(jié)點(diǎn)后，可能需要進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)操作來恢復(fù)AVL樹的平衡C.AVL樹的查找、插入和刪除操作的時(shí)間復(fù)雜度在最壞情況下均為O(logn)D.AVL樹的空間復(fù)雜度比普通二叉搜索樹高很多，不適合在內(nèi)存受限的環(huán)境中使用6、使用電力電子器件設(shè)計(jì)一個(gè)降壓型直流-直流變換器（BuckConverter），給出電路參數(shù)設(shè)計(jì)和效率分析。7、利用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)一個(gè)交通流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)Φ缆飞系能囕v數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析。8、利用通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，能夠采集環(huán)境數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。9、設(shè)計(jì)一個(gè)直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和位置控制，包括驅(qū)動(dòng)電路和控制策略。10、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，采用等精度測(cè)量法，測(cè)量范圍為10Hz至100MHz，給出系統(tǒng)方案和誤差分析。11、假設(shè)要在一個(gè)有序的整數(shù)數(shù)組中查找第一個(gè)大于給定值的元素。以下哪種搜索算法能夠最有效地完成這個(gè)任務(wù)？（）A.順序搜索B.二分查找C.深度優(yōu)先搜索D.廣度優(yōu)先搜索12、設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度傳感器，能夠通過數(shù)字接口輸出溫度數(shù)據(jù)，并具有低功耗特性，闡述傳感器的原理和電路設(shè)計(jì)。13、樹是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，二叉樹是樹的一種特殊形式。在二叉樹中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別稱為左子節(jié)點(diǎn)和右子節(jié)點(diǎn)。滿二叉樹是一種特殊的二叉樹，其所有的葉節(jié)點(diǎn)都在同一層，并且每個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)都有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)深度為4的滿二叉樹，其節(jié)點(diǎn)總數(shù)為：（）A.15B.16C.31D.3214、使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)智能煙霧報(bào)警器，能夠靈敏檢測(cè)煙霧并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。15、在一個(gè)平衡二叉搜索樹中，進(jìn)行插入操作后，可能會(huì)破壞平衡。為了恢復(fù)平衡，可能會(huì)進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)操作。以下哪種情況可能導(dǎo)致最多的旋轉(zhuǎn)操作？（）A.插入的值總是大于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值B.插入的值總是小于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值C.插入的值隨機(jī)分布D.以上情況旋轉(zhuǎn)操作次數(shù)相同16、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中上行鏈路和下行鏈路的功率分配方案，考慮鏈路預(yù)算和干擾情況。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的高速并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠快速處理大量的數(shù)據(jù)，闡述硬件架構(gòu)和并行處理算法。18、設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的雨衰補(bǔ)償電路，提高系統(tǒng)在惡劣天氣條件下的通信性能。19、運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)布線方案，確保高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和智能管理。21、設(shè)計(jì)一個(gè)太陽能充電控制器電路，能夠?qū)μ柲茈姵匕宓妮敵鲞M(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），并對(duì)蓄電池進(jìn)行合理充電管理，給出電路原理和控制策略。22、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)。23、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的太陽能路燈控制器，能夠根據(jù)日照時(shí)間和環(huán)境亮度自動(dòng)控制路燈的開啟和關(guān)閉。24、快速排序是一種高效的排序算法，具有較好的平均性能。以下關(guān)于快速排序的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.快速排序通過選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，將數(shù)組分為小于和大于基準(zhǔn)元素的兩部分，然后對(duì)這兩部分分別遞歸排序B.快速排序在最壞情況下的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，但這種情況很少出現(xiàn)C.快速排序的空間復(fù)雜度主要取決于遞歸調(diào)用的棧空間，通常為O(logn)D.快速排序是一種穩(wěn)定的排序算法，能夠保證相同元素的相對(duì)順序不變25、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的載波同步電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)載波頻率和相位的準(zhǔn)確同步，測(cè)試同步性能。二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）數(shù)組和鏈表在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方面有哪些不同之處？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何使用希爾排序算法對(duì)一個(gè)具有n個(gè)元素的數(shù)組進(jìn)行排序，給出算法步驟和時(shí)間復(fù)雜度分析。以提高查找和插入的效率。3、（本題5分）深入分析在一個(gè)具有n個(gè)元素的順序表中，如何進(jìn)行插入排序，并分析其時(shí)間復(fù)雜度。4、（本題5分）在一個(gè)雙向鏈表中，如何將鏈表按值從小到大排序？三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)插入排序程序，對(duì)已接近有序的數(shù)組進(jìn)行排序，分析其優(yōu)化效果。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在二叉搜索樹中查找所有大于給定值的節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)值。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使用鄰接矩陣表示一個(gè)無向連通圖，判斷圖中是否存在歐拉回路。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)二叉搜索樹的平衡因子計(jì)算功能，輸入一棵二叉搜索樹輸出其每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平衡因子。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，利用平衡二叉樹存儲(chǔ)用戶的年齡和性別，實(shí)現(xiàn)年齡的范圍查找和性別統(tǒng)計(jì)。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某電商網(wǎng)站的推薦系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的瀏覽歷史和購買行為為用戶推薦相關(guān)商品。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，能夠有效地存儲(chǔ)和分析用戶行為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的商品推薦。2、（本題10分）一個(gè)城市的公共交通系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)跟蹤公交車的位置和行駛路線，為乘客提供準(zhǔn)確的到站時(shí)間預(yù)測(cè)。設(shè)計(jì)一種