西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)西南交通大學(xué)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》

2021-2022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20個(gè)小題，每小題1分，共20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)藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的音頻無(wú)線傳輸，距離不小于10米，詳細(xì)描述系統(tǒng)方案和編碼算法。2、對(duì)于一個(gè)經(jīng)常需要在頭部和尾部進(jìn)行插入和刪除操作的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)管理一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為合適？（）A.棧B.隊(duì)列C.雙端隊(duì)列D.循環(huán)隊(duì)列3、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)。4、在選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮多種因素。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇的考慮因素，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.數(shù)據(jù)的規(guī)模和操作的頻繁程度會(huì)影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇B.對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方式（如隨機(jī)訪問(wèn)、順序訪問(wèn)）也是選擇的重要因素C.空間效率通常比時(shí)間效率更重要，應(yīng)優(yōu)先考慮節(jié)省存儲(chǔ)空間D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性和靈活性在某些情況下也需要納入考慮5、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Wi-FiDirect的無(wú)線打印服務(wù)器，支持多種打印機(jī)類型，給出系統(tǒng)架構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)。6、使用集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)比較器，給出比較精度和響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)，并進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。7、設(shè)計(jì)一個(gè)基于Arduino的智能溫室控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度，為植物生長(zhǎng)提供最佳環(huán)境。8、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光照和時(shí)間自動(dòng)控制路燈的開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)。9、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，散列表（哈希表）用于快速查找數(shù)據(jù)。以下關(guān)于散列表的描述，錯(cuò)誤的是（）A.散列函數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)散列表的性能有很大影響B(tài).處理沖突的方法有開放地址法和鏈地址法C.散列表的查找時(shí)間復(fù)雜度始終為O(1)D.散列表的裝填因子會(huì)影響其性能10、設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)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(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)。11、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鎖相環(huán)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的相位跟蹤和鎖定，給出電路設(shè)計(jì)和性能分析。12、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能煙霧報(bào)警器系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，當(dāng)濃度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信。13、設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器的保護(hù)電路，包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和短路保護(hù)，給出電路結(jié)構(gòu)和工作原理。14、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中，可能需要對(duì)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合和改進(jìn)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組合和改進(jìn)的描述，不正確的是：（）A.可以將哈希表和鏈表結(jié)合起來(lái)，解決哈希沖突時(shí)采用鏈表存儲(chǔ)沖突元素，提高空間利用率B.可以在二叉搜索樹的基礎(chǔ)上增加平衡機(jī)制，如AVL樹或紅黑樹，提高查找和插入的效率C.對(duì)圖進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以使用鄰接多重表來(lái)代替鄰接表，以減少存儲(chǔ)空間和提高操作效率D.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組合和改進(jìn)是沒(méi)有限制的，可以隨意創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不需要考慮其合理性和實(shí)用性15、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。16、根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星通信車載終端的收發(fā)系統(tǒng)，能夠在移動(dòng)中保持穩(wěn)定的通信連接。17、對(duì)于一個(gè)需要頻繁合并和拆分的數(shù)據(jù)集合，假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能比較合適？（）A.鏈表B.數(shù)組C.樹D.哈希表18、設(shè)計(jì)一個(gè)基于數(shù)字圖像處理的人臉識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)斎氲膱D像進(jìn)行人臉檢測(cè)、特征提取和識(shí)別，說(shuō)明算法的選擇和優(yōu)化。19、設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器電路，中心頻率為1kHz，帶寬為200Hz，通帶波紋小于0.8dB，阻帶衰減不小于40dB，輸入信號(hào)頻率范圍為0-2kHz。20、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能血壓計(jì)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量血壓，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析功能。二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋圖的最小生成樹問(wèn)題的變體，如帶權(quán)有向圖的最小生成樹問(wèn)題、次小生成樹問(wèn)題等。2、（本題5分）論述紅黑樹的插入操作中，顏色調(diào)整的具體步驟和邏輯。3、（本題5分）闡述后綴樹在信息檢索中的應(yīng)用和優(yōu)化策略。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明如何在一個(gè)具有n個(gè)元素的有序數(shù)組中，進(jìn)行二分查找的非遞歸實(shí)現(xiàn)，并分析其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。5、（本題5分）論述在樹的平衡調(diào)整算法中，如何分析旋轉(zhuǎn)操作對(duì)樹的高度和性能的影響。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)程序，以二叉樹的形式表示項(xiàng)目管理中的任務(wù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的查找和進(jìn)度跟蹤功能。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在有序鏈表中查找兩個(gè)節(jié)點(diǎn)值之和等于給定值的節(jié)點(diǎn)對(duì)，輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，利用圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示電力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電力傳輸?shù)淖疃搪窂胶拓?fù)載均衡分析功能。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，判斷給定的圖是否為連通圖，如果不是，輸出連通分量的個(gè)數(shù)和各連通分量的節(jié)點(diǎn)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)紅黑樹，實(shí)現(xiàn)插入、刪除和查找操作，并保證紅黑樹的性質(zhì)始終成立。四、綜合題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）某醫(yī)院的藥品庫(kù)存管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)藥品信息，如藥品編號(hào)、藥品名稱、藥品規(guī)格、庫(kù)存數(shù)量、有效期等。系統(tǒng)要能夠快速查找特定藥品、按照庫(kù)存數(shù)量對(duì)藥品進(jìn)行排序、進(jìn)行藥品的入庫(kù)和出庫(kù)操作、提醒即將過(guò)期藥品。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。2、（本題10分）某城市的智能停車系統(tǒng)需要記錄停車場(chǎng)的位置、車位數(shù)量、占用情況和收費(fèi)信息。設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，幫助用戶快速找到空閑車