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(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，能夠輸出穩(wěn)定的直流電壓，具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等功能。2、設(shè)計(jì)一個(gè)高通濾波器，采用有源濾波器設(shè)計(jì)，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(cè)試。3、平衡二叉樹(shù)是為了改進(jìn)二叉搜索樹(shù)在某些情況下性能不佳而提出的。以下關(guān)于平衡二叉樹(shù)的描述，正確的是（）A.平衡二叉樹(shù)的左右子樹(shù)高度差一定不超過(guò)1B.插入和刪除操作不會(huì)破壞平衡二叉樹(shù)的平衡性C.平衡二叉樹(shù)的查找效率一定高于二叉搜索樹(shù)D.所有的平衡二叉樹(shù)都是完全二叉樹(shù)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(diǎn)，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(shí)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(duì)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(jì)一個(gè)基于ADC和微控制器的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)B.可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)的情況C.對(duì)于連通圖，能遍歷到所有節(jié)點(diǎn)D.可以用于求解圖的連通分量7、字典樹(shù)（Trie）是一種用于存儲(chǔ)字符串的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于字典樹(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用，以下描述哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.字典樹(shù)在查找、插入和刪除字符串時(shí)效率很高B.常用于文本自動(dòng)完成、詞頻統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用場(chǎng)景C.字典樹(shù)的空間利用率很高，適合存儲(chǔ)大量的字符串D.字典樹(shù)對(duì)于前綴匹配的查詢操作特別有效8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的圖像識(shí)別系統(tǒng)，能夠識(shí)別簡(jiǎn)單的物體形狀和顏色。9、設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)一個(gè)基于圖像傳感器的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，能夠自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌號(hào)碼，并將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行輸出和存儲(chǔ)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)用于智能音箱的語(yǔ)音處理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音喚醒、識(shí)別和合成，給出系統(tǒng)架構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)。12、設(shè)計(jì)一個(gè)用于太陽(yáng)能路燈的控制器，能夠根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)控制路燈開(kāi)關(guān)和亮度調(diào)節(jié)，給出電路原理和控制策略。13、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)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(shí)現(xiàn)和性能測(cè)試。14、設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)現(xiàn)棧的操作時(shí)，假設(shè)需要彈出棧頂元素。以下關(guān)于鏈表?xiàng)５牟僮?，哪個(gè)是正確的（）A.直接刪除鏈表的頭節(jié)點(diǎn)B.從鏈表的尾部刪除節(jié)點(diǎn)C.遍歷鏈表找到棧頂節(jié)點(diǎn)并刪除D.以上操作都不正確16、設(shè)計(jì)一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)位檢測(cè)、車(chē)輛引導(dǎo)和收費(fèi)管理等功能。17、設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的數(shù)字信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)，支持常見(jiàn)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(píng)估中，除了時(shí)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(gè)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(píng)價(jià)，哪個(gè)是合理的（）A.是一種優(yōu)秀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況性能好B.不是一種好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇嬖谛阅芷款iC.需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)判斷其優(yōu)劣D.以上評(píng)價(jià)都不準(zhǔn)確19、設(shè)計(jì)一個(gè)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(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)等功能，并具備超載報(bào)警和故障診斷功能。20、設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈亮度。21、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大器電路，能夠放大輸入的音頻信號(hào)，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(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稠密圖，而鄰接表存儲(chǔ)方式適合于存儲(chǔ)稀疏圖。假設(shè)一個(gè)圖有100個(gè)頂點(diǎn)，如果邊的數(shù)量較少，大概在100條左右，以下哪種存儲(chǔ)方式更節(jié)省存儲(chǔ)空間？（）A.鄰接矩陣B.鄰接表C.兩者存儲(chǔ)空間相同D.無(wú)法確定23、設(shè)計(jì)一個(gè)基于藍(lán)牙低功耗和Wi-Fi的雙模通信模塊，實(shí)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的緩沖區(qū)管理中，需要有效地存儲(chǔ)和替換緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)頁(yè)，以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)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(duì)列C.MRU（最近最多使用）算法和棧D.Random（隨機(jī)）算法和數(shù)組25、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)電路，能夠測(cè)量人體溫度，精度要求在±0.1℃以內(nèi)，并且具有報(bào)警功能。26、在一個(gè)m行n列的二維數(shù)組中，按行優(yōu)先存儲(chǔ)時(shí)，元素a[i][j]的存儲(chǔ)地址與a[0][0]的存儲(chǔ)地址之間相差的元素個(gè)數(shù)為？（）A.i*n+jB.j*m+iC.i*m+jD.j*n+i27、設(shè)計(jì)一個(gè)基于ARMCortex-M系列的低功耗手持設(shè)備，實(shí)現(xiàn)特定的功能如計(jì)步、心率監(jiān)測(cè)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(jì)一個(gè)不間斷電源（UPS）系統(tǒng)，在市電中斷時(shí)能夠?yàn)樨?fù)載提供持續(xù)的電力供應(yīng)。29、設(shè)計(jì)一個(gè)用于雷達(dá)測(cè)距的收發(fā)電路，能夠測(cè)量目標(biāo)距離并顯示，給出射頻電路設(shè)計(jì)和信號(hào)處理算法。30、圖在實(shí)際應(yīng)用中有著多種用途。以下關(guān)于圖的應(yīng)用場(chǎng)景的描述，錯(cuò)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的連接關(guān)系D.圖只能用于表示簡(jiǎn)單的線性關(guān)系二、綜合題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)文件系統(tǒng)需要對(duì)文件和目錄進(jìn)行高效管理。文件和目錄信息以樹(shù)形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）創(chuàng)建一個(gè)新目錄或文件；（2）刪除一個(gè)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(gè)文件系統(tǒng)并輸出目錄和文件結(jié)構(gòu)。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。2、（本題5分）一個(gè)在線圖書(shū)館的書(shū)籍借閱系統(tǒng)需要對(duì)書(shū)籍的借閱情況和讀者信息進(jìn)行管理。書(shū)籍信息包括書(shū)籍編號(hào)、書(shū)名、作者、借閱狀態(tài)等，讀者信息包括讀者編號(hào)、姓名、借閱記錄等。這些信息以并查集的形式存儲(chǔ)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）讀者借閱書(shū)籍；（2）讀者歸還書(shū)籍；（3）查詢某本書(shū)是否可借；（4）統(tǒng)計(jì)某讀者的借閱次數(shù)。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。3、（本題5分）一個(gè)健身房的會(huì)員管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)會(huì)員信息，如會(huì)員編號(hào)、會(huì)員姓名、會(huì)員類(lèi)型、會(huì)員期限、消費(fèi)記錄等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定會(huì)員、按照消費(fèi)金額對(duì)會(huì)員進(jìn)行排序、新增會(huì)員、修改會(huì)員信息以及刪除會(huì)員。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，并提供代碼實(shí)現(xiàn)和性能分析。4、（本題5分）某在線圖書(shū)館的圖書(shū)借閱系統(tǒng)需要記錄圖書(shū)的借閱者、借閱時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否逾期等信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)管理圖書(shū)借閱情況，支持借閱、歸還、續(xù)借等操作，能夠及時(shí)提醒借閱者歸還圖書(shū)并統(tǒng)計(jì)圖書(shū)的借閱頻率。5、（本題5分）某公司的項(xiàng)目任務(wù)分配系統(tǒng)需要對(duì)多個(gè)項(xiàng)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(hào)、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(hào)、姓名、負(fù)責(zé)任務(wù)等?？紤]使用線索二叉樹(shù)來(lái)存儲(chǔ)這些信息。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)算法實(shí)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(duì)任務(wù)進(jìn)行排序；（4）查找某個(gè)員工負(fù)責(zé)的所有任務(wù)。分析所設(shè)計(jì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在動(dòng)態(tài)規(guī)劃的問(wèn)題分解中，如何確定子問(wèn)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(shù)進(jìn)行刪除操作時(shí)，若刪除的節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，如何選擇替代節(jié)點(diǎn)并保持樹(shù)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(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)，并說(shuō)明其應(yīng)用場(chǎng)景。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)圖中進(jìn)行