西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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、設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)等功能。2、設(shè)計一個高通濾波器，采用有源濾波器設(shè)計，截止頻率為5kHz，通帶增益為1，阻帶衰減大于40dB，給出電路參數(shù)和性能測試。3、平衡二叉樹是為了改進(jìn)二叉搜索樹在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹的左右子樹高度差一定不超過1B.插入和刪除操作不會破壞平衡二叉樹的平衡性C.平衡二叉樹的查找效率一定高于二叉搜索樹D.所有的平衡二叉樹都是完全二叉樹4、插入排序也是一種基本的排序算法。關(guān)于插入排序的特點，以下描述正確的是：（）A.插入排序在每次迭代中，將待排序元素插入到已排序部分的合適位置B.插入排序在最壞情況下的時間復(fù)雜度為O(nlogn)，優(yōu)于冒泡排序C.插入排序是一種不穩(wěn)定的排序算法，可能改變相同元素的相對順序D.插入排序適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的排序，效率很高5、設(shè)計一個基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠測量pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)。6、在圖的遍歷算法中，深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索是兩種基本方法。以下關(guān)于深度優(yōu)先搜索的描述，不正確的是（）A.采用棧來實現(xiàn)B.可能會出現(xiàn)重復(fù)訪問節(jié)點的情況C.對于連通圖，能遍歷到所有節(jié)點D.可以用于求解圖的連通分量7、字典樹（Trie）是一種用于存儲字符串的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對于字典樹的優(yōu)勢和應(yīng)用，以下描述哪一項是不正確的？（）A.字典樹在查找、插入和刪除字符串時效率很高B.常用于文本自動完成、詞頻統(tǒng)計等應(yīng)用場景C.字典樹的空間利用率很高，適合存儲大量的字符串D.字典樹對于前綴匹配的查詢操作特別有效8、設(shè)計一個基于數(shù)字信號處理器（DSP）的圖像識別系統(tǒng)，能夠識別簡單的物體形狀和顏色。9、設(shè)計一個高頻射頻收發(fā)器電路，工作頻率在2.4GHz，支持藍(lán)牙和ZigBee通信，給出電路結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)。10、設(shè)計一個基于圖像傳感器的車牌識別系統(tǒng)，能夠自動識別車牌號碼，并將識別結(jié)果進(jìn)行輸出和存儲。11、設(shè)計一個用于智能音箱的語音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語音喚醒、識別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實現(xiàn)。12、設(shè)計一個用于太陽能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強度自動控制路燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。13、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，支持多種調(diào)制方式如QAM、OFDM等，給出硬件實現(xiàn)和性能測試。14、設(shè)計一個基于數(shù)字圖像處理的醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)，能夠輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷和治療。15、在使用鏈表實現(xiàn)棧的操作時，假設(shè)需要彈出棧頂元素。以下關(guān)于鏈表棧的操作，哪個是正確的（）A.直接刪除鏈表的頭節(jié)點B.從鏈表的尾部刪除節(jié)點C.遍歷鏈表找到棧頂節(jié)點并刪除D.以上操作都不正確16、設(shè)計一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車場管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車位檢測、車輛引導(dǎo)和收費管理等功能。17、設(shè)計一個基于FPGA的數(shù)字信號解調(diào)系統(tǒng)，支持常見的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）的解調(diào)。18、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能評估中，除了時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，平均情況下的性能也是重要的考慮因素。假設(shè)一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在大多數(shù)情況下操作效率很高，但在某些特殊輸入下性能急劇下降。以下關(guān)于這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的評價，哪個是合理的（）A.是一種優(yōu)秀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因為大多數(shù)情況性能好B.不是一種好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因為存在性能瓶頸C.需要根據(jù)具體應(yīng)用場景來判斷其優(yōu)劣D.以上評價都不準(zhǔn)確19、設(shè)計一個基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電梯的上升、下降、?？?、開門、關(guān)門等功能，并具備超載報警和故障診斷功能。20、設(shè)計一個基于ZigBee技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境光照和時間自動調(diào)節(jié)路燈亮度。21、設(shè)計一個音頻放大器電路，能夠放大輸入的音頻信號，輸出功率在10W以上，并且具有音量調(diào)節(jié)功能。22、圖的鄰接矩陣存儲方式適合于存儲稠密圖，而鄰接表存儲方式適合于存儲稀疏圖。假設(shè)一個圖有100個頂點，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲方式更節(jié)省存儲空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲空間相同D.無法確定23、設(shè)計一個基于藍(lán)牙低功耗和Wi-Fi的雙模通信模塊，實現(xiàn)靈活的通信方式選擇，描述模塊的硬件組成和通信協(xié)議。24、在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲和替換緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)頁，以提高數(shù)據(jù)庫的訪問性能。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法常用于緩沖區(qū)的管理？（）A.LRU（最近最少使用）算法和鏈表B.FIFO（先進(jìn)先出）算法和隊列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機）算法和數(shù)組25、設(shè)計一個數(shù)字溫度計電路，能夠測量人體溫度，精度要求在±0.1℃以內(nèi)，并且具有報警功能。26、在一個m行n列的二維數(shù)組中，按行優(yōu)先存儲時，元素a[i][j]的存儲地址與a[0][0]的存儲地址之間相差的元素個數(shù)為？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i27、設(shè)計一個基于ARMCortex-M系列的低功耗手持設(shè)備，實現(xiàn)特定的功能如計步、心率監(jiān)測等，描述設(shè)備的硬件選型和軟件優(yōu)化。28、利用電力電子技術(shù)設(shè)計一個不間斷電源（UPS）系統(tǒng)，在市電中斷時能夠為負(fù)載提供持續(xù)的電力供應(yīng)。29、設(shè)計一個用于雷達(dá)測距的收發(fā)電路，能夠測量目標(biāo)距離并顯示，給出射頻電路設(shè)計和信號處理算法。30、圖在實際應(yīng)用中有著多種用途。以下關(guān)于圖的應(yīng)用場景的描述，錯誤的是：（）A.圖可以用于表示社交網(wǎng)絡(luò)中的人際關(guān)系B.圖可以用于交通網(wǎng)絡(luò)的路徑規(guī)劃C.圖可以用于表示計算機網(wǎng)絡(luò)中的連接關(guān)系D.圖只能用于表示簡單的線性關(guān)系二、綜合題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個文件系統(tǒng)需要對文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹形結(jié)構(gòu)存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個新目錄或文件；（2）刪除一個指定的目錄或文件；（3）查找指定文件或目錄的位置；（4）遍歷整個文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個在線圖書館的書籍借閱系統(tǒng)需要對書籍的借閱情況和讀者信息進(jìn)行管理。書籍信息包括書籍編號、書名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書籍；（2）讀者歸還書籍；（3）查詢某本書是否可借；（4）統(tǒng)計某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（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。4、（本題5分）某在線圖書館的圖書借閱系統(tǒng)需要記錄圖書的借閱者、借閱時間、應(yīng)還時間、是否逾期等信息。設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理圖書借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時提醒借閱者歸還圖書并統(tǒng)計圖書的借閱頻率。5、（本題5分）某公司的項目任務(wù)分配系統(tǒng)需要對多個項目的任務(wù)和員工分配情況進(jìn)行管理。任務(wù)信息包括任務(wù)編號、任務(wù)描述、負(fù)責(zé)人、截止日期等，員工信息包括員工編號、姓名、負(fù)責(zé)任務(wù)等?？紤]使用線索二叉樹來存儲這些信息。請設(shè)計算法實現(xiàn)以下功能：（1）插入新的任務(wù)或員工信息；（2）刪除已完成的任務(wù)或離職員工信息；（3）按照截止日期對任務(wù)進(jìn)行排序；（4）查找某個員工負(fù)責(zé)的所有任務(wù)。分析所設(shè)計算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在動態(tài)規(guī)劃的問題分解中，如何確定子問題的邊界和依賴關(guān)系。2、（本題5分）詳細(xì)論述在利用二叉搜索樹進(jìn)行刪除操作時，若刪除的節(jié)點有兩個子節(jié)點，如何選擇替代節(jié)點并保持樹的性質(zhì)。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在圖的廣度優(yōu)先遍歷算法中，如何使用隊列來實現(xiàn)，并說明其應(yīng)用場景。4、（本題5分）詳細(xì)說明如何在一個圖中進(jìn)行